Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка.

Рассчитываем осветлитель коридорного типа q_расч=2958,28 м³/ч. М_мин=53мг/л, М_мах=529 мг/л. Коэффициент снижения расхода в зимний период-0.75.

Определяем площади зон осветления и отделения осветлителей для минимальной мутности и минимальном зимнем расходе при V_осв=0.5мм/с и К_рв=0,7 по формулам:

F_осв=q* К_рв/3.6*V_осв

F_осв^з=(2958,28*0,75*0,7)/(3,6*0,5)= 862,83м

F_отд^з=(2958,28*0,75*(1-0,7))/(3,6*0,5)=369,8м²

Определяем эти же площади для максимальной мутности и летнем расходе при V_осв=1мм/с и К_рв=0,7 по формулам:

F_осв^л=(2958,28*0,7)/(3,6*1)= 575,22 м²

F_осв^л=2958,28*(1-0,7)/(3,6*1)= 246,5м²

F_общ^з=862,83+369,8=1232,63 м²

F_общ^л=575,22+246,5=821,72 м²

Для дальнейшего расчета принимаем наибольшую из 2-х получившихсяF_общ^з=1232,63 м²

Принимаем к расчету типовой осветлитель размером 9х9,тогда площадь типового осветлителя без учета толщины стен 8.8*2.8*3=73.92м^2.

Количество осветлителей считаем по формуле:

N= F_общ^з/F_1-го=1232,63/73,92=17 шт.

Определяем высоту осветлителя:

Н_осв=h_пp+h_верт+h_з.о+h_стр=2,079+1.5+2+0.5=4,01м

h_з.о=2м

h_верт=1.5м

h_пp=В_кор-b/2tg /2=(2,8-0.4)/2tg30=2.079м

Расход на каждую подающую трубу к распределительному коллектору

q_тр=2958,28/(3,6*2*17)=24,17 л/с,

по этому расходу и скорости движенияv=0,6-0,7м/с назначаем диаметр 200мм.

Площадь отверстий в распределительном коллекторе при скорости 1,5м/с:

F_отв=0,0235/1,5=0,0156м²

Назначением отверстия диаметром 25мм с площадью 0,00049м², тогда количество отверстий :

N=0.0156/0.00049=32шт.

Отверстия располагают в шахматном порядке по двум образующим коллекторам под углом 45 к горизонту. Шаг отверстий 2*8,8/32=0,55м

Расход на один желоб определяется по формуле:

q_ж=К_р.в*q/3.6*2*N=(0,7*2958,28)/(3,6*2*2*17)=8,46 л/с

Площадь живого сечения желоба рассчитывается по скорости 0.5м/с

F_ж=8,46 /(1000*0,5)= 0,01692 м²

При соотношении h_ж/B_ж=1.5 ширина желоба

В_ж=√0,01692/1,5=0,1 м,h=0,1м

Расход воды с осадком определяется по формуле:

q_ок=((1-0,7)* 2958,28)/(3,6*2*17)=7,25л/с

Площадь осадкоприемных окон при скорости 10 мм/с

F_ок=q_ок/10=7,25/10=0,725 м²

Высоту окна назначаем 0,3 м и определяем общую длину окон по формуле:

L_общ=F_ок/0,3=0,725/0,3=2,42 м

Задаемся шириной окон 0,4 м и определяем их количество по формуле:

N_ок=2,42/0,4=6 шт.

Расход осветленной воды на одну трубу в осадкоуплотнителе рассчитываем по формуле:

q_cб.тр=((1-0,7)* 2958,28)/(3,6*2*17)=7,25л/с,

по по этому расходу и скорости движения v<0,5 назначаем диаметр 150мм.

Площадь отверстий при скорости движения воды 1,5м/с.

F_ок=0,725 /100*1,5=0,011 м²

Назначаем диаметр отверстий на сборной трубе 15мм с площадью 0,000176,тогда количество отверстий:

n_отв=0,011 /0,000176=62 шт

При длине сборных труб, равной длине коридора, шаг отверстий 2*8.8/28=0.63м.

Высота пирамидальной части осадкоуплотнителя:

h_пир^ос=(В_кор/2-0.4)/2tg35=(2,8/2-0,4)/2tg35=0.71м

Фактический объем осадкоуплотнителя определяется из геометрических размеров последнего и складывается из объемов прямоугольной призмы и двух трапецеидальных:

Wос=W_{пр.приз}+2W_{тр.приз}=L*B*h+2(B/2+0.4)h*L/2

Wос=W_{пр.приз}+2W_{тр.приз}=L*B*h+2(B/2+0.4)h*L/2=4.8*2.8*2.079+2(2.8/2+0.4)0.71*4.8/2=34.03 м³

Расход разбавленного осадка при сбросе на каждую трубку вычисляем по формуле:

q_тр=1.5*34.03/3.6*2*0.25=28.35л/с

по этому расходу и скорости движения осадка с водой назначаем диаметр стальной трубы 175мм.

Площадь отверстий в трубе:

F_от=0.02835/3=0.0094м²

Количество отверстий на трубе при диаметре одного отверстия 20мм.

n_отв=0.019/0.000314=60шт Отверстия располагаются по боковым образующим сборных труб в шахматном порядке с шагом 8.8*2/60=0.29м.

Фактическая продолжительность работы осветлителя между продувками определяется по формуле:

Т=(34,03*21*60000)/( 2958,28*(588,25-10))=25ч

С_в=М_исх+Д_к*К+0,25*Ц_исх=529+1,2*45+0,25*21=588,25 мг/л.

Расход воды на промывку в процентах определяется по формуле:

P_осв=100*1,5*34,03*17/2958,28*25=1,17%

Расчет Скорых фильтров

Фильтры и их коммуникации должны быть рассчитаны на работу при нормальном и форсированном режимах.

Фильтр представляет собой резервуар, в нижней части расположено дренажное устройство для отвода профильтрованной воды. На дренаж укладывается слой фильтрующего материала. В обычных фильтрах вода подается сверху и отводится снизу - через дренажное устройство .

Устанавливаем безнапорный скорый фильтр с однослойной загрузкой кварцевым песком, высотой слоя (h_слоя=0,8м), скоростью фильтрования: при V_н=6м/ч, при V_ф=от 6 до 7,5м/ч, коэффициентом неоднородности загрузки К_н=1,8 до 2 диаметром зерен загрузки: d_наим=0,6мм, : d_наиб=1,2мм, : d_экв=0,7-0,8мм.

Общая площадь скорых фильтров определяется:

F_ф= Q_п/(T_ст∙V_н-n_пр∙q_уд-n_пр∙τ_пр∙V_н)= м²,

где Q_п - полезная производительность станции, 66000 м³/сут;

T_ст - продолжительность работы станции в течении суток, 24 ч;

V_н - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации, V_н= 6 м/ч;

n_пр - число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, n_пр=2;

q_уд- удельный расход воды на одну промывку одного фильтра,

q_уд=0,06*ω _р×τ_пр =0,06*14*5=4,2м³/м²

где ω и τ_пр – соответственно интенсивность и время промывки;

ω ₌14л/(с×м²) τ_пр =5мин

Количество фильтров на станции определяем по формуле

N_ф= =11,2= 12шт

Принимаем 8 фильтров. при этом скорость фильтрования при форсированном режиме:

V_ф=

Где N₁ - число фильтров находящихся в ремонте.

V_ф – наибольшая скорость фильтрования при форсированном режиме.(7,5 м/ч)

Площадь каждого фильтра:

F_1ф= F_ф/ N_ф= 501,37 /12= 41,8 м²

Т.к. площадь одного фильтра больше 30м², то рассчитываем фильтр с с центральным каналом. Разбиваем СФ на две секции, следовательно размеры одной:

l=6,5 м; В=3,215м.

Высота слоя загрузки песка равна 0,8м. Фильтр загружают кварцевым песком с частицами минимальный диаметр которых 0,6мм. Максимальный 1,2мм.

Высота фильтра:

Н_ф=Н_под+Н_в+Н_з+Н_стр+Н_доп=0,7+2+0,8+0,5=4м

Где: Н_под= – высота поддерживающего слоя 700мм.

Н_в – высота слоя воды над поверхностью загрузки воды должна быть не менее 2м;

Н_з – высота фильтрующего слоя, 0,8м;

Н_стр – привышение строительной высоты над расчетным уровнем воды, не менее 0,5м;

Н_доп – равна 0 т.к. V_ф расчетная < V_ф максимально допустимой.

Для промывки фильтрующей загрузки применяют воду, отчищенную на фильтрах. Процент воды используемой на промывку:

Р_ф= = *100%=5,9%

Где:

W – количество воды на одну промывку W= =175,56 м³

F_ф=площадь одного фильтра;

N_ф=количество фильтров;

Q_ч=расчетный часовой расход;

T=продолжительность работы фильтра между промывками.

Для расчета распределительной системы определим количество воды, необходимое для промывки одного фильтра:

q_пр=41,8 *14=585,2 л/с

Диаметр центрального коллектора d=800мм, V=1,16м/с, d_н=830мм.

Исходя из рекомендуемого нормами расстояния между осями ответвлений, равного 250–300 мм, и присоединения ответвлений к двум сторонам коллектора число ответвлений равно

n_отв = 2 L_{фильтра} / 0,25 = 26 шт.

Площадь фильтра приходящегося на одно ответвление распределительной системы:

F_отв=( м².

Расход воды на одно отверстие:

q_отв= *14=16,8 л/с.

При скорости движения воды у входа в ответвление 1,19м/с диаметр труб ответвлений будет равен 150 мм.

Расход воды на одно ответвление : =585,2 /26=22,5л/с

Суммарная площадь отверстий в трубах ответвлений

∑ F_отв= м²

При диаметре отверстия 12мм площадь его равна 0,000113м², количество отверстий в дренаже фильтра

n= =576 шт.

При длине ответвлений шаг отверстий =124мм. Отверстия располагаются в два ряда, в шахматном порядке под углом 45 градусов к вертикальной оси трубы.

Сбор и отвод загрязненной воды при промывке фильтров осуществляется при помощи желобов, размещенных над поверхностью фильтрующей загрузки. В практике принимают желоба, у которых верхняя часть прямоугольная, а нижняя - либо треугольная, либо полукруглая. Растояние между осями соседних желобов должно быть ≤ 2,2м.

Принимаем полукруглые желоба с расстоянием между осями желобов для сбора и отвода промывной воды равным 2,2м. Количество желобов при этом:

n_ж= на одно отделение

Расход воды через один желоб при промывке:

q_жел= 97,5 л/с=0,0975 м³/с.

Ширина желоба: B_жел=К_жел* =2* 0,44м

Где: q_жел - расход воды по желобу ;

a_жел – отношение прямоугольной части желоба к половине его ширины принятое 1;

K_жел – коэффициент для желоба с круглым лотком равен 2;

Высота полукруглой части желоба: х= 0,5В_ж h=0,44*0,5=0,22м

Высота прямоугольной части желоба Н= 1,5х: h_пр=1,5*0,22=0,33м

Высота желоба: h_к=0,44+0,33=0,77 м

Кромки всех желобов должны быть строго горизонтальны, лотки – иметь иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

Расстояние от поверхности фильтрующий загрузки до кромки желобов:

Н_ж= м.

Так как Н_ж меньше высоты желоба то конструктивно поднимаем его на 10 см выше слоя загрузки песка.

Дно сборного кармана должно быть ниже дна желоба на величину:

Н_кан=1,73*

Где: = =(0,5852)²=0,34245904 м³/с

Ширина сборного канала В_к– 1м

Скорость движения воды в сборном канале 0,8м/с.

Вода на промывку фильтров подается насосами или из бака, расположенного выше фильтра. Объем промывных баков должен вмещать запас воды да 2-3 промывки. Промывных насосов устанавливают не менее 2.

Напор воды следует определять исходя из геометрической разности между уровнем кромки сборных желобов фильтров и низшим горизонтом воды в резервуаре и с учетом потерь напора:

Потери в распределительной системе:

H= =

Где: – скорость в начале коллектора,1,16 м/с;

d_кол=800мм.

– средняя скорость на входе в ответвления 1,19 м/с;

– коэффициент гидравлического сопротивления, для коллектора с круглыми отверстиями =(2,2/ +1=(2.2/ )+1=3,2

– коэффициент перфорации, 0,15 2 (п.6.86[2]);

Потери напора в распределительной системе не должны превышать 7 м водного столба, в поддерживающих слоях загрузки они принимаются равными высоте этого слоя, h_под=0,1м, в фильтрующем слое – высоте фильтрующего слоя h_з=0,8м, потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах и определяются с учетом потерь по длине и в местных сопротивлениях этих трубопроводов, h_вс+h_нап=0,93м.

Геометрическая высота подъема воды от дна РЧВ до верхней кромки промывных желобов:

h_г=h_ж-h_р=88,85-79,5=9,35 м

Где:

h_ж – отметка кромки желоба по высотной схеме сооружений;

h_ж=Н_сф-(2-Н_ж)= 88,85-(2-0,66)= 87,51м.

h_р – отметка дна резервуара по высотной схеме сооружений;

Необходимый напор промывного насоса;

H_нас.=h_геом+h_{в тр} + h_загр+ h_подд + h_запаса= 9,35+3+0,8+0,7+1,5=15,35м

Расход промывного насоса:

Q_{пром.нас}= =14*41,8=585,2л/с=2106,72 м³/ч.

Выбираем насос типа Д 1200/16 мощность электродвигателя 6,2кВт

(2 рабочих + 1 резервный).

Обработка промывной воды

Повторное использование промывной воды фильтров проектируется в соответствии с п.6.345-6.351 [1]. Промывная вода от фильтров направляется на песколовки, затем в резервуар-усреднитель и в возвращается в начало очистной станции.

Расчет песколовок. Площадь в плане F=1.3q_пр/u₀=(1,3*0,5852)/0,0242=31,4м²,

Расход промывной воды q_пр= 0,5852 м³/с;

u₀=0,0242м/с.

Время прибывания воды в песколовке Т=30сек.

Объем песколовокW_п=Т× q_пр=30*0,4396=13,19 м³

Глубина песколовки Н= W_п/ F=13,19/31,4=0,42м

Длина песколовки L=T×ʋ=30×0.3=9м.

Общая ширина песколовки В₀= F/ L=31,4/9=3,5 м.

Число отделений n_п=2. В₁= В₀/2=3,5/2=1,75м.

Число пирамидальных приямков в каждом отделени n_ос= 2

H_пир=( L/2n_ос-0,35) tgα=(9/2×2 -0,35) tg60°=0,6 м

Ширина уровня воды над гребнем водослива

H_вод^ʹ=0,2³√( q_пр/ В₁)²=0,2³√(0,5852/1,75)²=0,1м

H_общ= H_пир+ H+0,5=0,6+0,42+0,5=1,02м

Расчет резервуаров-усреднителей.

Объем воды от одной промывки W_пр= q_пр×t_пр×60=0,5828*5*60=174,84 м³

Общий регулирующий объем резервуаров-усреднителей W=2

W_пр=174,84м³

Глубина регулирующей емкости H_рег= H_общ-0,5-H_вод^ʹ=1,02-0,5-0,1=0,42 м

Площадь в плане F_у= W/ H_рег=174,84/0,42=416 м²

Площадь и размеры одного отделения F₁= F_у/2=416/2=208 м²

В=15м L=15м

Расход возвращаемой воды: Q_в= W_пр× N_ф×n/86400=(174,84*12*2)/86400=

=0,05 м³/с= 200,0 м³/ч