Методические указания для выполнения курсового проекта «Технология очистки сточных вод от гексанорастворимых продуктов» (стр. 3 из 8)

Для очистки поверхностных сточных вод от нефтепродуктов и взвешенных веществ, как правило, предусматривается следующий состав сооружений: решетки, песколовки, отстойники, аккумулирующие емкости.

Для очистки промышленных сточных вод с аналогичным составом загрязнений предусматриваются песколовки, отстойники, фильтры. В связи с этим ниже приведены методики расчетов сооружений очистки поверхностных сточных вод, включающих сооружения очистки промышленных сточных вод.

4.1. Расчет решеток для очистки сточных вод

При расчете решеток для поверхностных сточных вод определяют их размеры и потери напора при прохождении стока через решетку.

Величину расхода стоков определяют по формуле:

, м³/с, (4.1)

где

– площадь живого сечения, м²;

– заданная скорость движения через решетку, принимаемая равной 0,8-1 м/с;

b – ширина прозоров решетки, м;

n – число прозоров решетки, шт;

h₁ – глубина воды перед решеткой, м.

, (4.2)

где k – коэффициент, учитывающий стеснение потока граблями и задержанными загрязнениями. Значение k = 1,05.

h₁ – глубина потока, м. Для решеток с ручной очисткой h₁ = 1 м; с механизированной очисткой – 1,2-3 м.

Общая ширина решеток:

B_p = b∙n + S∙ (n-1), м, (4.3)

где S – толщина стержней, м.

Затем принимается число решеток N и ширина каждой из них (В₁):

В₁=В_р/N. (4.4)

Потери напора в решетках:

h_м = р∙ ξ∙ v²/2g, (4.5)

где р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки, принимается р ≈ 3;

v – скорость движения воды в камере перед решеткой – 0,7-0,8 м/с;

ξ – коэффициент местного сопротивления решетки, зависит от формы стержней и определяется по формуле:

ξ = β∙ (S/b)^4/3∙ sinα, (4.6)

где α = 60-70⁰ – угол установки решетки к горизонту;

β – коэффициент, равный для прямоугольных стержней β = 2,42, для круглых стержней β = 1,72.

Количество плавающего мусора на 1000 га в среднем составляет: для дождевых и поливомоечных вод – 0,2, а для талых вод – 0,3 м³.

Годовое количество поверхностных вод в м³, стекающих с 1 га площади водосбора, определяется по формулам, приведенным в разделе 4.4.

Методика расчета решеток применима и для промышленных сточных вод, содержащих нефтепродукты и механические загрязнения.

4.2. Расчет песколовок для очистки сточных вод

Для очистки поверхностного стока наиболее целесообразно применять горизонтальные или тангенциальные песколовки. Длину горизонтальных песколовок L, м, рекомендуется определять по формуле:

L=1000∙ k∙ h_p∙ v/u₀, (4.7)

где k – коэффициент, учитывающий неполное использование зоны отстаивания, = 1,7;

h_p - расчетная глубина песколовки, принимается в диапазоне от 0,5 до 2 м;

v - скорость движения сточных вод, при максимальном притоке v_макс= 0,3м/с;

u₀ – гидравлическая крупность частиц песка, на задержание которых рассчитывается песколовка, u₀ = 18,7 мм/с;

1000 – переводной коэффициент размерности.

Площадь живого сечения песколовки (F):

F = Q/v_макс, (4.8)

где Q - максимальный расход сточных вод, м³/с;

v_макс – скорость движения сточных вод, м/с.

Из уравнения неразрывности струи:

Q=F∙ v, м³/с, (4.9)

определяют ширину песколовки (В):

В=F/h_p, м. (4.10)

При нескольких отделениях песколовки ширина одного отделения:

b=B/n, м. (4.11)

где n - количество песколовок или их отделений.

Ширина отделений обычно принимается от 0,5 до 2 м.

Для определения высоты слоя осадка, задерживаемого в песколовке (h_ос), устанавливается общий объем задержанного осадка (W_ос):

W_ос = Q∙C₀∙0,15/(100-b)∙v∙10⁴,м³/ч, (4.12)

где Q - расход сточных вод, м³/ч;

C₀ - концентрация взвешенных веществ в поступающем стоке, мг/л.

b - влажность осадка, % (60-70 %);

v - плотность осадка, г/см³ (1,2-1,5 г/см³).

Обычно число суток между чистками песколовки принимается 0,33-2 суток.

h_ос = W_ос/L∙B∙N, м. (4.13)

Общая строительная глубина песколовки определяется по формуле:

H = h_б + h_р + h_ос, м (4.14)

где h_б - высота бортов над уровнем воды в песколовке (принимается 0,2-0,4 м).

Время протекания в песколовке определяется в секундах (с) из уравнения: L=v_макс∙ t, м.

Отсюда:

t=L/v_макс. (4.15)

Продолжительность протекания сточных вод в горизонтальной песколовке должна быть не менее 30 с.

Расчет тангенциальных песколовок осуществляется по гидравлической нагрузке на поверхность песколовки в плане.

Необходимая площадь песколовок в плане определяется по формуле:

F = Q / q₀, м², (4.16)

где Q - расчетный расход сточных вод, м³/ч;

q₀ - расчетная гидравлическая нагрузка, м³/(м²∙ ч).

Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность тангенциальных песколовок в плане рекомендуется принимать в границах 90-130 м³/(м²∙ ч) (на маленьких очистных станциях – 60-80 м³/(м²∙ ч)) [16]. По СНиП 2.04.03-85 расчет тангенциальных песколовок рекомендуется осуществлять по гидравлической нагрузке 110 м³/(м²∙ ч).

Диаметр песколовки должен составлять:

, м, (4.17)

где N – количество песколовок (не менее двух).

Диаметр тангенциальных песколовок не должен превышать 6 м, а рабочая глубина принимается не большей величины радиуса.

Расчет песковых площадок

Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1-2 м. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять в начало очистных сооружений.

Расчетная площадь песковых площадок составляет:

F_пп = W_ос /q_пп, м², (4.18)

где q_пп - нагрузка на песковые площадки, предусматривается 3 м³/м² в год.

Примечание: при повышении расчетного расхода поверхностного стока для предупреждения нарушения режима работы песколовки (выноса песка) предусматривается обводной канал отвода воды, превышающей расчетный расход, на последующие сооружения, например, аккумулирующую емкость.

При применении песколовок для очистки сточных вод (поверхностных, промышленных и т.д.) необходимо определять их тип с учетом производительности очистных сооружений, схемы очистки сточных вод, характеристики взвешенных веществ и т.п.

4.3. Расчет отстойников для очистки сточных вод

Расчет отстойников подлежит производить по гидравлической крупности частиц взвеси, выделение которых обеспечивает необходимый эффект очистки. В качестве примера приведенная методика расчета горизонтального и тонкослойного отстойников.

Данные для расчета горизонтальных отстойников:

В – ширина отстойника или его секции, принимается в пределах 3-9 м;

u₀ – гидравлическая крупность, составляет 1-0,05 мм/с при эффекте удале-ния взвесей Э (%) от 25 до 85 %;

t_р – расчетное время пребывания воды в отстойнике, t_р= 1-3 ч;

Н₀– высота зоны отстаивания, Н₀= 2-3 м.

Суммарную площадь горизонтальных отстойников определяют по формуле:

(4.20)

где Q_оч – расчетный расход сточных вод, м³/ч;

u₀ – скорость выпадения (всплытия) примесей (взвешенных веществ, нефтепродуктов и т.д., задерживаемых отстойником (гидравлическая крупность), мм/с;

α – коэффициент, учитывающий вертикальной составляющей скорости потока;

v_ср – скорость движения воды в отстойнике, принимается в пределах 5-7 мм/с, при расчете его на удаление взвесей с u₀ ≥ 0,55 мм/с и 3-5 мм/с при расчете на удаление взвесей с u₀ ≥ 0,4 мм/с.

Длина отстойника L₀ (м):

(4.21)

Общая ширина отстойников В (м) определяется по формуле:

В = F₀/L₀; (4.22)