Средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе

Максимальное содержание взве­шенных веществ в воде, посту­пающей в освет­литель, С в мг/л	Средняя концентрация осадка δср в г/м3 при продолжительности уп­лотнения в ч
	3	4	6	8	12
До 100	6500	7500	8000	8500	9500
100—400	19000	21500	24000	25000	27000
400—1000	24000	25000	27000	29000	31000
До 2500	29000	31000	33000	35000	37000
Примечание. Время уплотнения осадка Т следует принимать рав­ным 3—12 ч (меньшее значение относится к водам с содержанием взвеси бо­лее 400 мг/л). Для вод, имеющих повышенную цветность и меньшую мут­ность (менее 400 мг/л), время Т должно быть 8—12 ч.

На рис. 31 приведена очистная станция с коридорными освет­лителями производительностью 27 тыс. м³/сутки, разработанная Союзводоканалпроектом.

Осветлитель состоит из двух боковых коридоров и осадкоуплот­нителя. Общая площадь осветлителя определяется по формуле

                 (48)

где F_з.о — площадь зоны осветления в м²;

  F_з.от— площадь зоны отделения осадка в м²;

  Q_pacч — расчетный расход воды в м³/ч;

  υ_з.о  —скорость восходящего потока воды в зоне осветления в мм/сек (табл. 30); К — коэффициент распределения воды между зоной освет­ления и осадкоуплотнителем (табл.30);

108

109

Рис. 31. Типовая очистная станция производительно­стью 27 000 м³/сутки

1 — склад коагулянта и растворные баки; 2 — расходные баки для раствора коагулянта; 3— кислотостойкие насосы для пере­качки раствора коагулянта к дозаторам; 4 — воздуходувки для интенсификации растворения коагулянта; 5—кладовые; 6 — склад извести; 7 — баки для гашения извести; 8 — гидрав­лические мешалки известкового молока; 9 — мастерская; 10 — амонизаторная; 11— дехлораторная; 12 — хлораторная; 13 — вентиляционная камера; 14 — приточная вентиляционная каме­ра; 15—гардероб; 16 — комната отдыха и приема пищи; 17 — кабинет заведующего станцией; 18 — контора; 19 — вертикаль­ные смесители; 20 — коридорные осветлители; 21 — фильтры с двухслойной загрузкой; 22 — насосы для промывки фильтров; 23 — вакуум-насосы; 24 — химическая лаборатория; 25 — препа­раторная; 26 — бактериологическая лаборатория; 27 — посевная; 28 — средоварочная; 29 — комната дежурного лаборанта; 30 — кабинет заведующего лабораторией; 31 —комната дежурного диспетчера; 32 — комната дежурного по фильтрам; 33 — выпуски в канализацию; 34—раствор сернистого газа; 35 — всасываю­щий трубопровод к насооу; 36 — подача известкового молока к дозаторам; 37— подача известкового молока от дозаторов; 38 —перелив извести; 39 — задвижки с электроприводом; 40 — колонки управ­ления задвижками; 41 — ось монорельса. Трубопроводы: I—подачи исходной воды к смесителям; II—подачи воды с введенным раствором коагулянта от смесителей к осветлителям; III — подачи осветленной воды на фильтры; IV — подачи фильтрованной воды; V —подачи воды на промывку фильтров; VI— сброса промывной воды; VII — опорожнения фильтра ((первый фильтрат); VIII — распределения исходной воды в рабочих камерах осветлителя; IX—сброса осадка из осадкоуплотнителя; X— отвода осветленной воды из осадкоуплотнителя (на рисунке не показан); XI— отвода воды от смесителей к фильтрам (минуя осветлитель); XII — отвода исходной воды (минуя осветлитель);XIII — опорожнения смесителя

Таблица 30

Скорость восходящего потока воды

 

 

Содержание взвешенных веществ в воде, поступающей в освет­литель, С в мг/л	Скорость восходящего потока воды в зоне осветления υз.ов мм!сек*		Коэффициент распре­деления воды К
	зимой	летом
10—100	0,5—0,6	0,7—0,8	0,8—0,75
100—400	0,6—0,8	0,8—1	0,75—0,7
400—1000	0,8—1	1—1,1	0,7—0,65
1000—2500	1—1,2	1,1—1,2	0,65—0,6
* Скорость восходящего потока воды дана для условий применения сер­нокислого алюминия. При обработке воды хлорным или сернокислым желе­зом скорость потока воды принимается на 10% выше.

а — коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в зоне отделения осадка вертикального осадко­уплотнителя по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, равный 0,9.

Расчет площади осветлителя производится дважды: а) по ско­рости восходящего потока воды υ_з.о, принимаемой по табл. 30 для зимнего периода, когда содержание взвешенных веществ и рас­четный расход воды минимальны; б) для периода, когда мутность и расход воды максимальны (в паводки). Принимается большая из полученных по этим расчетам площадь.

Пример; Рассчитать коридорный осветлитель с вертикальным осадкоуплотнителем.

Исходные данные. Заданный расчетный расход воды (с учетом собственных нужд водоочистной станции) в летний период Q^л_сут=40000 м³/сутки, или Q_час=1667 м³/ч; в зимний период (без учета поливки улиц и насаждений) Q^з_сут=31500 м³/сутки, или Q^з_чac=1312 м³/ч.

Наибольшая мутность исходной воды М=410 мг/л наимень­шая мутность воды (в зимнее время) 150 мг/л. Цветность воды

Доза очищенного сернокислого алюминия Д_к=60 мг/л (в пе­ресчете на безводный продукт). Доза извести Д_и=21 мг/л.

Максимальная концентрация взвешенных веществ в воде, по­ступающей в осветлитель, по формулам (37) и (38)

С=410+0,55∙60+0,25∙55+(1—0,4) 21≈470 мг/л.

В рассматриваемом случае, когда С=470 мг/л, принимаем Т—34 ч. Таким образом, средняя концентрация осадка по табл. 29 будет: δ_ср=24000 г/м³.

110

Следовательно, по формуле (47)

                              

Потеря воды при продувке (т. е. при сбросе осадка) будет

                                       

Площадь осветлителей. Для рассматриваемого случая макси­мальное содержание взвеси, поступающей в осветлитель, состав­ляет 470 мг/л; следовательно, по табл. 30 надо принять υ_з.о=1,1 мм/сек, а коэффициент распределения K=0,7. Однако наи­большая площадь осветлителей получается для условий зимнего периода, т. е. при мутности 150 мг/л; следовательно, υ_з.о=0,7 мм/сек и K=0,75.

Тогда по формуле (48):

для зимнего периода

      

для летнего периода

                     

Так как площадь одного осветлителя в плане не должна пре­вышать 100—150 м², принимаем восемь осветлителей. Площадь каждого из двух коридоров осветлителя будет: f_кор=390,48:8:2≈24,4 м², а площадь осадкоуплотнителя f_о.у.=144,62:8≈18,1 м².

Ширину коридора принимаем в соответствии с размерами балок b_кор=2,6 м; тогда длина коридора l_кор=24,4:2,6=9,4 м.

Ширина осадкоуплотнителя выше окон для приема осадка b_о.у=18,1:9,4≈1,95 м.

Водораспределительный дырчатый коллектор, размещенный в нижней части коридоров осветлителя, рассчитывают на наиболь­ший расход воды. Тогда q_кол=1667:8:2≈104,2 м³/ч≈29 л/сек.

Скорость входа воды в дырчатый коллектор должна быть в пре­делах 0,5—0,6 м/сек; диаметр коллектора принят d_кол=250 мм при скорости υ_кол=0,55 м/сек,

Так как во второй половине дырчатого коллектора скорость становится менее 0,5 м/сек, принимаем коллектор телескопической формы, сваренный из трех труб диаметрами 250, 200 и 150 мм рав­ной длины (по 3,13 м). Скорость движения воды в начале 200-мм участка при расходе 19,3 л/сек равна 0,56 м/сек, а в начале 150-мм участка при расходе 9,7 л/сек —0,5 м/сек.

Скорость выхода воды из отверстий должна быть υ_о=1,5—2 м/сек; принимаем υ_о=1,8 м/сек.

Тогда площадь отверстий распределительного коллектора со­ставит: f_о=q_кол :υ_о=0,029:1,8≈0,016 м² или 160 см².

111

Принимаем диаметр отверстий 20 мм, тогда площадь одного отверстия составит 3,14 см², а количество отверстий в каждом кол­лекторе будет n_о=160:3,14≈50 шт.

Отверстия размещают в два ряда по обеим сторонам коллекто­ра в шахматном порядке; они направлены вниз под углом 45° к го­ризонту. Отношение суммы площадей всех отверстий в распреде­лительном коллекторе к площади его поперечного сечения

                     

т. е. находится в допускаемых пределах (0,3—0,4).

Расстояние между осями отверстий в каждом ряду е=21:п_о=2∙9,4:50≈0,376 м, или 376 мм (согласно СНиП величина е дол­жна быть не более 0,5 м).

Водосборные желоба с затопленными отверстиями для сбора воды. Желоба размещены в зоне осветления, в верхней части ос­ветлителя, вдоль боковых стенок коридоров.

Расход воды на каждый желоб

       

(при производительности одного осветлителя 209 м³/ч).

Ширина желоба прямоугольного сечения b_ж=0,9q_ж^0,4=0,9∙0,01^0,4≈17 см.

Затопленные отверстия размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба на 7 см ниже его верхней кромки. Тогда глубина желоба в начале и конце его будет:

                                  

                                 

Площадь отверстий в стенке желоба равна:

                                                               (49)

где h   — разность уровней воды в осветлителе и в желобе, равная 0,05 м;

  μ   — коэффициент расхода, равный 0,65. Тогда

                

При диаметре каждого отверстия 20 мм и его площади f_о=3,14 см² количество отверстий будет: n=∑f_о:f_о=155:3,14≈50 шт.

Шаг отверстий е=l:n=9,4:50=0,188≈19 см.

112

Осадкоприемные окна. Площадь их определяют по общему рас­ходу воды, который поступает вместе с избыточным осадком в осадкоуплотнитель,

                                       Q_ок=(1—K)Q_расч.                              (50)

Следовательно, Q_ок=(1—0,7)209=62,7 м³/ч. С каждой сторо­ны в осадкоуплотнитель будет поступать Q_ок=62,7:2=31,35≈32 м³/ч воды с избыточным осадком.

Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуп­лотнителя будет: f_ок=Q'_ок:υ_ок=32:36≈0,9 м² (где υ_ок— ско­рость движения воды с осадком в окнах, равная 36—54 м/ч).

Принимаем высоту окон h_ок=0,2 м. Тогда общая длина их с каждой стороны осадкоуплотнителя l_ок=0,9:0,2=4,5 м.

Устраиваем с каждой стороны осадкоуплотнителя по горизон­тали 10 окон для приема избыточного осадка размером каждое 0,2X0,45 м.

При длине осадкоуплотнителя 9,4 м и 10 окнах шаг оси окон по горизонтали составит 9,4:10=0,94 м. Расстояние между двумя со­седними окнами при ширине окна 0,45 м будет 0,94—0,45=0,49 м,

Дырчатые трубы для сбора и отвода воды из зоны отделения осадка в вертикальном осадкоуплотнителе размещаются так, что­бы их верхняя образующая была ниже уровня воды в осветлителе не менее 0,3 м и выше верха осадкоприемных окон не менее 1,5 м.

Расход воды через каждую сборную дырчатую трубу будет:

                                                     (51)

где Q_ос — потеря воды при продувке.

В рассматриваемом примере Q_oc =2,3%. Таким образом,

                                   

 

Скорость движения воды в устье сборной трубы должна быть не более 0,5 м/сек. Принимаем d_сб=150 мм, тогда υ_сб=0,49 м/сек. Диаметр отверстий 15—20 мм. Площадь отверстий при скорости входа воды в них υ₀=1,5 м/сек должна быть: ∑f_о=q_cб:υ₀=0,0081:1,5=0,0054 м²=54 см². При отверстиях диаметром 18 мм пло­щадь каждого будет f₀=2,54 см². Потребное количество отверстий n₀=54:2,54=21,2. Принимаем 20 отверстий с шагом 9,4:20=0,47 м.

Фактическая скорость входа воды в отверстия

                           

(скорость υ'_orвпринимается не менее 1,5 м/сек).

113

Определение высоты осветлителя. Высота осветлителя, считая от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов, равна:

                                                               (52)

где b_кор— ширина коридора осветлителя;

  b_ж— ширина одного желоба;

  а   — центральный угол, образуемый прямыми, проведенны­ми от оси водораспределительного коллектора к верх­ним точкам кромок водосборных желобов; принимает­ся не более 30°.

Если на очистной станции количество фильтров менее шести, то работа их осуществляется по режиму с постоянной скоростью фильтрования. При таком режиме работы фильтров необходимо предусматривать над нормальным уровнем воды в осветлителях дополнительную высоту для приема воды при выключении фильт­ров на промывку.

Дополнительная высота осветлителей должна быть

                                                                     (53)

где W — объем воды, накапливающейся за время промывки одного фильтра, в м³; ∑F — суммарная площадь сооружений, в которых происходит накопление воды, в м². Высота пирамидальной части осветлителя будет

                                                               (54)

где а   — ширина коридора понизу, принимаемая обычно равной 0,4 м;

  a₁    — центральный угол наклона стенок коридора, равный 70° (принимается в пределах 60—90°).

В данном примере при Q^л_сут=40000 м³/сутки количество фильтров будет более шести, следовательно, величина H_доп не учитывается.

Таким образом, по формуле (52)

                                  

и по формуле (54)

                                   

Высоту защитной зоны над слоем взвешенного осадка прини­маем h_защ=1,5 м (обычно эта величина лежит в пределах 1,5—2 м).

114

Тогда высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклон­ных стенок осветлителя в вертикальные будет

               h_верт=H_осв—h_защ—h_пир=4,2—1,5—1,55=1,15 м.

Такая высота недостаточна — нужна не менее 1,5 м. Поэтому принимаем Я_осв =4,75 м; тогда угол а=26° 40'<30° и h'=4,75—1,5—1,55=1,7 м.

Следовательно, общая высота зоны взвешенного осадка будет

                  

т. е. находится в рекомендуемых границах (2—2,5 м).

Верхнюю кромку осадкоприемных окон располагаем на 1,5 м ниже поверхности воды в осветлителе. Тогда нижняя кромка этих окон высотой 0,2 м будет размещаться на уровне 4,75—1,5—0,2 = =3,05 м от дна осветлителя или на уровне 3,05—0,2=2,85 м выше оси водораспределительного коллектора (здесь 0,2 м — расстояние по вертикали от дна осветлителя до оси коллектора).

Низ осадкоприемных окон должен быть на 1,5—1,75 м выше пе­рехода наклонных стенок зоны взвешенного осадка в вертикаль­ные. В рассматриваемом случае эта высота будет равной 4,75— — (1,55+1,5+0,2) = 1,5 м, т. е. отвечает необходимым условиям.

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителя Объем осадкоуплотнителя составит:

                            (55)

В данном примере

               

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель,

                           

Средняя концентрация осадка (считая по сухому веществу) δ_ср —24 кг/м³ (см. табл. 29).

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе

                                               

Следовательно,

                                                         (56)

т. е. более 3 ч, которые приняты при определении концентрации осадка в воде, продуваемой из осадкоуплотнителя.

Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуплотнителя. Эти трубы размещаются по продольной оси дна, в месте, где схо­дятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.

115

Диаметр труб рассчитывают из условия отведения накопивше­гося осадка в течение не более 15—20 мин (0,25—0,33 ч) при скоро­сти в конце трубы не менее 1 м/сек и скорости в отверстиях труб не менее 3 м/сек.

  

При скорости движения воды в конце трубы υ=1,1 м/сек, т. е. более 1 м/сек, диаметр трубы должен быть 175 мм.

Площадь отверстий при скорости υ₀=3 м/сек составит

                  

При объеме осадкоуплотнителя №=45,36 м³ и его опорожнении 8а 15 мин (0,25 ч) через каждую осадкосбросную трубу должен пропускаться расход

Принимаем отверстия диаметром 20 мм и площадью f₀=3,14 см² (минимально допустимый диаметр отверстий 20 мм).

Потребное количество отверстий n₀=∑f₀ : f₀ = 84 : 3,14 = 27 шт.

Принимаем 26 отверстий с шагом оси 9,4 : 26=0,36 м, т. е. ме­нее 0,5м (максимально допустимый).

§ 23. Расчет осветлителя с коническим днищем и с поддонным осадкоуплотнителем (системы внии водгео)

Как уже отмечалось, осветлитель, приведенный на рис. 29, име­ет коническое дно 1, над которым размещено верхнее коническое днище 2, отделяющее рабочее пространство осветлителя 3 от осад­коуплотнителя 4.

Пример. Рассчитать осветлитель с коническим днищем при заданном постоянном расходе воды Q_cyт=9000 м³/сутки, или Q_час=375 м³/ч (без учета потерь при продувке осветлителя).

Наибольшая мутность исходной воды M = 490 мг/л, наименьшая мутность M₁=320 мг/л; цветность воды Ц=45°, щелочность Щ=0,8 мг∙экв/л.

Принимаем дозу сернокислого алюминия Д_к=65 мг/л (мини­мальная доза 55 мг/л).

Потребная доза извести для подщелачивания воды

                         Д_и=28(0,0178∙65—0,8+1)=38 мг/л

(при дозе коагулянта 55 мг/л доза извести Д_и=35,5 мг/л).

Концентрации взвешенных веществ в воде, поступающей в ос­ветлитель, определяются по формулам (37) и (38):

максимальная

                С_макс=490+0,55+65+0,25∙45+0,6∙38≈570 мг/л;

минимальная

               С_мин=320+0,55∙55+0,25∙45+0,6∙35,5≈391 мг/л.

116

Количество воды, теряемое при продувке осветлителя, по фор­муле (47)

                               

(где δ_ср =25 000 г/м³—принимается по табл. 29 для времени уп­лотнения осадка Т=4 ч; К_р=1,2— коэффициент разбавления осад­ка при его удалении).

Таким образом, потеря воды при продувке всех ос­ветлителей составит: (375× ×2,7):100=10,1 л³.

Принимаем количество осветлителей N=8, тогда расход воды, приходящейся на один осветлитель, соста­вит Q_осв=375:8=46,9 м³/ч, или q_осв= =13 л/сек=0,013 м³/сек

Рис. 32. Схема воздухоотделителя

Подводящий стальной трубопровод принят диа­метром d=125 мм (ГОСТ 3262—62), что обеспечивает скорость движения воды υ = = 0,98 м/сек (при норма­тивной скорости 0,8— 1 м/сек).

Осветленная вода должна быть освобождена от пузырьков воз­духа путем пропуска ее через воздухоотделитель (рис. 32).

Диаметр воздухоотделителя

                     

где υ_в— скорость нисходящего движения воды в воздухоотдели­теле (рекомендуется не более 0,05 м/сек).

Принимаем D_в =800 мм (отрезок стальной трубы по ГОСТ 10704—63).

Площадь поперечного сечения цилиндрической части воздухо­отделителя f_ц =0,503 м².

Минимальный объем цилиндрической части воздухоотделителя

                             

где t — продолжительность пребывания воды в цилиндрической части воздухоотделителя, равная 55 сек.

Тогда высота цилиндрической части будет

                           

117

Площадь сечения конической части воздухоотделителя, в преде­лах которой скорость опускания воды не превышает 0,05 м/сек, со­ставит:

                          

а диаметр

                         

Диаметр опускной вертикальной трубы при q_осв=13 л/сек при­нят d=150 мм (ГОСТ 3262—62), что соответствует допускаемой скорости υ=0,7 м/сек.

Высота всей конической части воздухоотделителя при угле на­клона стенки к вертикали 40° составит:

          

Высота конической части воздухоотделителя, в пределах кото­рой скорость опускания воды υ_в≤ 0,05 м/сек, будет

 

Тогда объем этой конической части

           

Полный объем воздухоотделителя

                     

Фактическая продолжительность пребывания воды в воздухо­отделителе t₁=W_в:q_осв=0,77:0,013=60 сек.

Площадь кольцевого зазора между краем опускной трубы и внутренней поверхностью наклонных стенок конического днища ос­ветлителя будет

                         

где υ_к.з — скорость в кольцевом зазоре, которая должна состав­лять не более 0,6—0,7 м/сек.

Отсюда наружный диаметр кольцевого зазора

    

где d_н  — наружный диаметр опускной трубы, равный 166 мм.

118

Высота зазора от вершины конуса осветлителя до уреза опуск­ной трубы при угле наклона конической стенки к горизонтали, равном 55°, составит:

                      

Избыточный осадок непрерывно поступает в осадкоуплотнитель но вертикальным осадкоотводящим трубам. Наибольший суммар­ный расход воды, поступающей в осадкоуплотнитель по четырем осадкоприемным трубам» определяем по формуле

                   

где К   — коэффициент распределения воды между зоной осветле­ния и осадкоуплотнителем; для периода с максимальным содержанием взвеси в воде С=570 мг/л K=0,68 (см. табл. 30); для периода с минимальным содержанием взве­си С= 391 мг/л K=0,7.

Скорость движения осадка в осадкоотводящих трубах должна быть υ_ос=40—60 мм/сек, или 144—196 м/ч. Поэтому площадь по­перечного сечения четырех осадкоотводящих труб f_ос = Q_oc : υ_ос = = 15: 144=0,104 м². Принимаем четыре стальные трубы с наруж­ным диаметром 219 мм и внутренним 209 мм (ГОСТ 10704—63) об­щей'площадью поперечного сечения 4X0,343=0,137 м². В данном случае при постоянном расходе воды наибольшая площадь освет­лителя (с учетом осадкоотводящих труб) требуется для периода с минимальным содержанием взвеси в воде, поступающей в осветли­тель, т. е.

                                       (57)

Следовательно,

                                

Диаметр осветлителя

                          

Осадкоотводящие трубы размещаем так, чтобы каждая труба находилась в центре обслуживаемой ею площади осветлителя.

Диаметр окружности, которая разделяет рабочую площадь ос­ветлителя на две равные части, определится по формуле

                                                           (58)

где d_оп — диаметр опускной трубы, идущей от воздухоотделителя (d_oп=0,15 м).

119

Следовательно,

                                

При определении высоты осветлителя надо иметь в виду, что центральный угол, образуемый наклонными прямыми от кромок желобов до обреза опускной трубы, должен составлять не более 30°.

Тогда

                                                       (59)

где b_ж— ширина желоба, принимаемая равной 0,12 м;

  δ_ст   —толщина стенки желоба, принимаемая равной 0,06 м. Следовательно,

                             

Высота конической части осветлителя при принятом угле на­клона 55° к горизонтали будет

                             

Толщину защитного слоя над слоем взвешенного осадка прини­маем h_защ —1,5 м. Тогда верхняя кромка осадкоотводящих труб будет выше перехода наклонных стенок в вертикальные на вели­чину

                     

где 0,2 м — высота слоя взвешенного осадка над верхней кромкой осадкоотводящих труб.

Величина h_врст = 1,63 м отвечает требованию, чтобы верхняя кромка осадкоотводящих труб была на 1,5—1,75 м выше плоскости перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные.

Высоту слоя взвешенного осадка надо определять от верхней кромки осадкоотводящих труб до горизонтального сечения кониче­ской части осветлителя, в плоскости которого скорость восходяще­го потока воды не превышает υ_восх=2 мм/сек. Площадь и диа­метр такого сечения равны:

                        

Следовательно, расстояние (по высоте) от этого горизонталь­ного сечения до плоскости перехода наклонных стенок в вертикаль­ные составит

                                                                 (60)

120

 

При а =35°

                                 

Таким образом, полная расчетная высота слоя взвешенного осадка h_вз,ос=h_верт+h'_к=1,63+0,38=2,01 м, т. е. отвечает реко­мендуемой величине 2—2,5 м.

Осветленная вода собирается в верхней части осветлителя пери­ферийными желобами с затопленными отверстиями.

Расход воды, приходящейся на полуокружность желоба,

                                

Сечение желоба соответственно начальное и конечное:

                                   

где х=0,45 q_ж^0,4 =0,45∙0,0065^0,4 =0,06 м.

Ширина желоба b_ж=2x=0,12 м,толщина стенок δ_ст =0,06 м.

Отверстия в стенке желоба размещаются в один ряд на 7 см ни­же кромки желоба. Тогда высота желоба: начальная h_нач=7+1,5× ×0,06=16 см,конечная h_кон— 7+2,5∙0,06=22 см.

Площадь отверстий в стенке желоба по формуле (49)

                

Здесь h — разность уровней воды в осветлителе и в желобе, рав­ная 0,05 м.

Принимаем отверстия диаметром 25 мм с площадью 4,9 см² (ре­комендуемый диаметр отверстий 20—30 мм). Необходимое число отверстий: n=101:4,9≈21 шт. Расстояния между осями отвер­стий e=(3,14∙3,4):42=0,254 м.

Для ускорения расчета желобов может служить табл. 31, пред­ложенная ВНИИ ВОДГЕО («Указания по проектированию освет­лителей», Изд. ВНИИ ВОДГЕО, 1958).

Для отвода из осадкоуплотнителя осветленной воды служит кольцевая дырчатая труба.

Площадь поперечного сечения зоны осветления осадкоуплот­нителя на уровне 0,5 м ниже этой трубы определяется для условий наибольшего расхода воды и соответствующей ему наибольшей мутности воды:

                     

Следовательно, вершина конуса осветлителя может быть опу­щена до точки, находящейся в плоскости поперечного сечения диа­метром

                          

121

Таблица 31

Размеры желобов осветлителя

 

Размеры желоба в см		Расход воды по желобу в л/сек
	2	3	5	7	10	15	20	25	30	35
Характеристический размер х	4	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ширина желоба bж	8	8	10	12	14	16	18	20	22	24
Начальная высота желоба hнач	13	13	15	16	18	19	21	22	24	25
Конечная высота в устье же­лоба	17	17	20	22	25	27	30	32	35	37

Высота конической части осадкоуплотнителя

                      

Высота, на которую может быть опущена вершина конуса,

                            

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель,

                           

Объем конической части осадкоуплотнителя (за вычетом опу­щенной в нее рабочей части осветлителя) составит:

                                               (61)

Тогда

                   

где r —радиус опущенного конуса в плоскости перехода цилинд­рических стенок осветлителя в конические;

                            

Минимальный объем осадкоуплотнителя при продолжительно­сти уплотнения Т=4 ч и средней концентрации осадка δ_ср=25 кг/м³ (см. табл. 29) должен быть

                              

т. е. меньше фактически принятого W_о.у.=7,1 м³.

Осветленная вода из осадкоуплотнителя отводится по кольце­вой дырчатой трубе 8. Расход воды в устье трубы

                

122

где Q_прод —расход воды на продувку одного осветлителя, рав­ный 1,3 м³/ч.

Диаметр сборной трубы принимаем d=100 мм, тогда скорость движения воды υ=0,44 м/сек (рекомендуется υ≤0,5 м/сек).

Суммарная площадь отверстий в сборной трубе при υ_о=1,5 м/сек ∑f_о=0,0038:1,5=0,00253 м²=25,3 см².

При диаметре отверстий 15 мм их количество площадью 1,77 см² будет: n=25,3:1,77=15 шт. Длина кольцевой трубы (по верхней образующей)

                

где 0,15 м — расстояние трубы от стенки осадкоуплотнителя.

Шаг отверстий е=9,73 : 15=0,65 м.

Для выпуска осадка из осадкоуплотнителя и для опорожнения осветлителя на дне его монтируются воронка и сбросной трубопро­вод 10.

Объем воды в осветлителе

                                    (62)

            

Тогда

где H_цил=h_осв—h_кон=7,39—2,43=4,96 м.

Следовательно, через трубу для сброса осадка будет прохо­дить при полном опорожнении осветлителя в течение 20 мин (0,33 ч) расход воды, равный 48,69:0,33=147,6 м³/ч, или 41 л/сек.

Принимаем диаметр сбросного трубопровода d=200 мм. Тог­да скорость в конце трубы υ=1,33 м/сек (рекомендуется не менее 1 м/сек).

Глава VII

Расчет скорых фильтров

§ 24. Краткие сведения о фильтрах

Вода, поступающая для окончательного осветления на фильт­ры, после выхода из отстойников (или осветлителей) должна со­держать не более 8—12 мг/л взвешенных веществ. После фильтро­вания мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не должна превышать 2 мг/л (ГОСТ 2874—54).

Помимо взвешенных веществ фильтры должны задерживать большую часть микроорганизмов и микрофлоры и понижать цвет­ность воды до требований ГОСТ, т. е. до 20°. Только в исключи­тельных случаях по согласованию с органами Государственного санитарного надзора допускается мутность до 3 мг/л и цветность до 35°.

Техника очистки воды на фильтрах постепенно совершенству­ется. Медленные фильтры, впервые примененные еще в 1829 г., на­чали вытесняться скорыми фильтрами — сначала мешалочными (с 1885 г.), а затем безмешалочными (с 1903 г.). Этот последний тип скорых фильтров без существенных изменений широко исполь­зуется и в наши дни.

Переход от медленных к скорым фильтрам позволил сократить в 40—60 раз необходимые площади сооружений за счет резкого увеличения скорости фильтрования. На медленных фильтрах рас­четная скорость составляет только 100—300 мм/ч, а на скорых — 6—12 м/ч.

В табл. 32 приведены основные данные по наиболее распростра­ненным в СССР типам скорых фильтров.

Скорый безнапорный фильтр (рис. 33) представляет собой ре­зервуар, загруженный слоями песка и гравия, крупность которых возрастает сверху вниз. Верхний слой толщиной 0,7 м называется фильтрующим слоем и состоит из чистого кварцевого песка с диа­метрами зерен 0,5—1,2 мм. Вода из отстойника поступает по тру­бе 1. Высота слоя воды над поверхностью загрузки фильтра долж­на быть не менее 2 м. Фильтрующий слой песка лежит на поддер­живающих слоях крупного песка и гравия, назначение которых предотвратить вымывание мелкого песка и способствовать более равномерному распределению воды по площади фильтра. Круп­ность песка и гравия поддерживающих слоев принимается по табл.33.

124

Таблица 32

Классификация фильтров

 

 

 

 

 

Тип фильтров		Характеристика фильтрую­щего слоя		Скорость фильт­рования в м\ч	Конструкция фильт­ра	Площадь в м2	Назначение фильтра
по скорос­ти	по напору	диаметр зе­рен в мм	высота фильтрующе­го слоя в м
Ско­рые	Безнапорные с кварце­вой загрузкой	0,5—1,2	0,7	6	Прямоугольный или круглый желе­зобетонный	4—120, 5—60	Для полного освет­ления воды с коагу­лированной взвесью
		0,7—1,5	1,2—1,3	8
		0,9—1,8	1,8—2	10
	Безнапорные двухслой­ные с загрузкой:
	антрацитовой (верх­ний слой)	0,8—1,8	0,4—0,5	10
	кварцевой (нижний слой)	0,5—1,2	0,6—0,7	10
	Безнапорные двухпо-точные (фильтры АКХ)	0,5—1,5	1,45—1,65	12
	Напорные (Р ≤ 6 ати):				Стальные цилин­дрические:		Для частичного ос­ветления воды, ис­пользуемой для техни­ческих целей
	вертикальные	0,8—1,8	1,2	10—12	вертикальные	0,8—9,1
	горизонтальные	0,8—1,8	0,75	10—12	горизонталь­ные	15—30
Сверх­ско­рые	Напорные фильтры сис­темы Г. Н. Никифорова (Р>2,5 ати)	0,5—1	0,45	25—50	Стальные цилин­дрические верти­кальные	Один фильтр 7 м2 или батарея 7×6=42 м2	Для частичного ос­ветления воды или для полного осветле­ния воды с крупной взвесью

125

Поддерживающие гравийные слои соприкасаются с распредели­тельной трубчатой системой 2, собирающей профильтрованную во­ду, которая по трубе 3 отводится в резервуар чистой воды.

Рис. 33. Схема скорого фильтра с кварцевой загрузкой 1 — подача фильтруемой воды; 2 — распределительная трубчатая система; 3 — отвод фильтрованной воды; 4 — выпуск промывной воды; 5 — желоба для распределения фильтруемой воды и отвода промывной; 6—подача про­мывной воды; 7—отводящий канал; 8 — боковой карман

В процессе фильтрования засоряется зернистая загрузка и уве­личивается потеря напора в фильтре. Когда эта потеря достигнет предельно допустимой величины (не более 2,5—3 м вод. ст.), фильтр выключается из действия и произ­водится восстановление фильтрую­щей способности загрузки путем промывки ее в восходящем потоке воды. С этой целью по трубе 6 под­водится промывная вода, под дейст­вием которой песчаная загрузка фильтра увеличивается в объеме; плотность загрузки уменьшается, вследствие чего уровень песка под­нимается выше обычного своего по­ложения (рис. 34). Это явление но­сит название «расширения» песка, которое выражается в процентах к нормальному объему песчаной за­грузки. Величина относительного расширения загрузки колеблется от 25 до 50%, обратно пропорциональна крупности песка и температуре воды и прямо пропор­циональна интенсивности промывки (см. далее табл. 37). Продол­жительность промывки не превышает 5—7 мин.

Таблица 33

---

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1511; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!