Техника улучшения качества природных вод (стр. 4 из 5)
Минимальное количество осветлителей принимают два, причем площадь одного не должна превышать 100–150 м2. При числе осветлителей менее 6‑ти следует предусматривать один резервный.
6.1 Определение размеров осветлителя
Площадь одного осветлителя включает в себя площадь двух коридоров осветления и расположенного между ними осадкоуплотнителя.
Площадь осветлителя F, м2, определяется по формуле:
F = FОСВ + FОТД,
где FОСВ, FОТД - площади зоны осветления и отделения осадка соответственно, м2, определяются п. 6.78 [2]
FОСВ = (КР.В х qЧ) / (3,6 х VОСВ),
FОТД = qЧ х (1 – КР.В) / (3,6 х VОСВ),
где КР. В-коэффициент распределения воды между зонами осветления и отделения осадка, определяется по таблице 8 для зимы и лета;
VОСВ – скорость восходящего потока в зоне осветления в мм/с, принимается по таблице 8 для зимы и лета.
Таблица 8. Расчетные параметры коридорного осветлителя
| Мутность воды, поступающей в осветлитель, мг/л | Скорость восходящего потока в зоне осветления VОСВ, мм/с | Коэффициент распределения воды, КР. В | |
| в зимний период | в летний период | ||
| от 50–100 | 0,5–0,6 | 0,7–0,8 | 0,70–0,80 |
| 100–400 | 0,6–0,8 | 0,8–1,0 | 0,80–0,70 |
| 400–1000 | 0,8–1,0 | 1,0–1,1 | 0,70–0,65 |
| 1000–1500 | 1,0–1,2 | 1,1–1,2 | 0,64–0,60 |
Так как мутность воды, поступающей в осветлитель имеет 150 мг/л, то скорость восходящего потока в зоне осветления равна 1, о мм/с, а коэффициент распределения воды – 0,75.
FОСВ = (0,75 х 308,75) / (3,6 х 1) = 64.32 (м2)
FОТД = 308,75 х (1 – 0,75) / (3,6 х 1) = 21.44 (м2)
F = 64.32 + 21.44 = 85.76 (м2)
Площадь каждого из двух коридоров осветления ƒК, м2
ƒК = FОСВ / (n х 2),
где n– количество рабочих осветлителей, шт., (следует согласовывать с типовыми проектами ВОС).
Так как площадь одного осветлителя не должна превышать 100 – 150 м2, то принимаем 1 осветлитель.
ƒК = 64.32 / (1 х 2) = 32.16 (м2)
Площадь осадкоуплотнителя ƒО.У, м2
ƒО.У = FОТД / n.
ƒО.У = 21.44 / 1 = 21.44 (м2)
Ширину коридора осветлителя принимаем в соответствии с размерами балок, тогда длина коридора
ℓК = ƒК / 2,6.
ℓК = 32,16 / 2,6 = 12.36 (м)
Ширина осадкоуплотнителя выше окон для приема осадка bО. У, м определяется:
bО.У = ƒО.У / ℓК.
bО.У = 21.44 / 12.36 = 1,73 (м)
6.2 Расчет водосборных желобов
Вода из каждой зоны осветления собирается желобами прямоугольного сечения (п. 6.84 [2]), расположенными в верхней части зоны, по боковым стенкам коридоров (по два желоба на каждый коридор).
Расход воды на каждый желоб qЖ, м3/ч составляет
qЖ = КР.В (qЧ / n) / (nК х nЖ),
где nК – количество коридоров в осветлителе, 2 шт.;
nЖ – количество желобов в одном коридоре, 2 шт.
qЖ = 0,75 х (308,75 / 1) / (2х2) = 57.89 (м3/ч)
Площадь сечения желоба ƒЖ, м2
ƒЖ = qЖ / VЖ,
где VЖ – скорость движения воды в желобах, принимается 0,5–0,6 м/с [2].
VЖ = 0,5 * 3600 = 1800 (м/ч)
ƒЖ = 57.89 / 1800 = 0,0322 (м2)
Задаваясь высотой желоба hЖ = 0,04–0,06 м (п. 6.84 [2]), определяем его ширину
bЖ = ƒЖ / hЖ, м.
bЖ = 0,03 / 0,05 = 0,64 (м)
Желоба предусматриваются с треугольными водосливами, расстояние между осями которых принимается 100–150 мм.
6.3 Расчет осадкоприемных окон
Избыточное количество взвешенного осадка поступает в осадкоуплотнитель через осадкоприемные окна.
Площадь осадкоприемных окон ƒОК, м2 рассчитывается по общему расходу воды поступающей с избыточным осадком в осадкоуплотнитель.
qОС = (1 – КР.В) х qРАСЧ,
где qРАСЧ – расчетный расход на один осветлитель, м3/ч;
qРАСЧ = qЧ / n,
qРАСЧ = 308,75 / 1 = 308,75 (м3/ч)
qОС = (1 – 0,75) х 308,75 = 77.18 (м2)
С каждой стороны в осадклуплотнитель будет поступать qОК, м3/ч,
qОК = qОС / 2.
qОК = 77.18 / 2 = 38.59 (м3/ч)
Площадь окон с каждой стороны осадкоуплотнителя ƒОК, м2
ƒОК= qОК / VОК,
где VОК – скорость движения воды с осадком в окнах, принимается равной с 10–15 мм/с (36–54 м/ч) в соответствии с п. 6.83 [2].
ƒОК= 38.59 / 50 = 0,77 (м2)
Высота окон hОК = 0,2 м, тогда общая их длина с каждой стороны осадкоуплотнителя
ℓОК = ƒОК / 0,2 м.
ℓОК = 0,77 / 0,2 = 3.85 (м)
Устраиваем с каждой стороны по 10 окон, с расстоянием между ними 0,4–0,5 м.
6.4 Определение высоты осветлителя
Высота осветлителя считается от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов НОСВ, м
НОСВ = (bК – 2 х bЖ) / 2 х tg 0,5 α,
где α – центральный угол, образованный прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок водосборных желобов, должен быть не более 30˚.
НОСВ = (2.6 – 2 х 0,64) / 2 х 0,2679 = 1,98 (м)
Высота пирамидальной части осветлителя hПИР, м
hПИР = (bК – а) / 2 tg 0,5 α1,
где а – ширина коридора по низу, м, принимается 0,4 м;
α1 - центральный угол наклона стенок коридора к горизонтали, α1 = 60–70˚.
hПИР = (2,6 – 0,4) / 2 х 0,6249 = 1,76 (м)
Высота вертикальных стенокhВЕРТ, м осветлителя в пределах взвешенного слоя должна быть не менее 1–1,5 м.
hВЕРТ = НОСВ - hЗАЩ - hОК - hПИР,
где hЗАЩ - высота защитного слоя над перепускными окнами; принимается 1,5 м для мутных и 2 м для цветных вод.
hВЕРТ = 1.98 – 2 – 0,2 – 1,76 = 1,9 (м)
Если hВЕРТ не вошла в пределы 1–1,5 м, надо изменить высоту осветлителя НОСВ, изменив угол α.
Общая высота зоны взвешенного осадка hВ. О, м, должна находиться в пределах 2–2,5 м и определяется из соотношения:
hВ.О = hВЕРТ + 0,5 х hПИР.
hВ.О = 1,9 + 0,5 х 1,76 = 2,78 (м)
6.5 Расчет осадкоуплотнителя
Расчет заключается в определении необходимого объема осадкоуплотнителя W, м3, продолжительности уплотнения осадка Т, ч и расчете шламоотводящих труб.
Рабочий объем осадкоуплотнителя W, м3 при одной трубе
W = ℓКОР х [bО.У х hВЕРТ + (0,5 х hПИР х bО.У / 2)].
W = 12.36 х [1,73 х 1,9 + (0,5 х 1,76 х 1,73 / 2)] = 41.38 (м3)
Время накопления осадка Т, ч
Т = W х δСР / qОС,
где qОС - количество взвешенных веществ, поступающих в осадкоуплотнитель, кг/ч
qОС = 1000 кг/ч
Средняя концентрация взвешенных веществ принимается 24 кг/м3
Т = 41.38 х 24 / 1000 = 0.99 (ч)
Дырчатые трубы для удаления осадка (шлама) располагаются по продольной оси дна, где сходятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.
Диаметр шламоотводящих труб dШ, мм рассчитывается из условия отведения накопившегося осадка не более, чем за t =15–20 мин, при скорости осадка в конце трубы VШ не менее 1 м/с и в отверстиях VШОТВ не более 3 м/с. (п. 6.87 [2]).
Через каждую шламовую трубу должен обеспечиваться пропуск расхода qОС1, м3/ч за расчетное время
qОС1 = W / (nОС х t) → k/c → м3/c
где nОС - количество осадкоотводящих труб, шт., принимается 1 или 2 в зависимости от ширины осадконакопителя.
qОС1 = 41.38 / (1 х 0,25) = 165.52 (м3/ч)
0,0459 м3/сПо расходу qОС1 и скорости в трубе, по таблицам [4], подбирается dШ, мм, причем диаметр шламоотводящих труб должен быть не менее 150 мм.
Площадь отверстий шламовой трубы ƒОШ, м2
ƒОШ = qОС1 / VШОТВ
ƒОШ = 0,0459 / 3 = 0,015 (м2)
Принимаем диаметр отверстий dШОТВ не менее 20 мм, определяем площадь одного отверстия ƒОШ1, м2 и количество отверстийnОШ, шт.
nОШ = ƒОШ / ƒОШ1.
Шаг отверстий ℓ2 = ℓК / nОШ, м не должен быть более 0,5 м.
7. Расчет скорого фильтра
Для получения воды питьевого качества, отвечающей требованиям [1], на ВОС предусматриваются скорые фильтры (СФ) открытого типа с зернистой загрузкой и скоростью фильтрования VФ = 5–12 м/ч (рисунок 6).
Расчет фильтра выполняется в соответствии с указаниями [2]. Заключается в определении габаритных размеров фильтра, их количества; расчете верхней (сборных желобов) и нижней дренажной (сборно-распределительной) систем; вычислении потерь напора в фильтре при промывке.
Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном (часть фильтров находится в ремонте при промывке) режимах. При количестве фильтров до 20, возможен вывод на ремонт только одного фильтра.
При производительности ВОС более 1600 м3/сут, количество фильтров N, шт. должно быть не менее 4‑х; при QРАСЧболее 8000–10000 м3/сут количество фильтров определяется расчетом п. 6.99 [2].
Тип и основные технические характеристики фильтра выбирают по [2, таблице 21] и заносят в таблицу 11.