5962

11

струкций осветлителей, как отечественных, так и зарубежных, однако, типовым проектированием их использование не предусматривается, и в данной работе они рассматриваться не будут.

Рис.2. Защитный козырек.

1.3. Расчет и проектирование осветлителей

Расчет и проектирование осветлителей производят с учетом годовых колебаний качества обрабатываемой воды, ориентируясь на два характерных периода: минимальной мутности при минимальном зимнем расходе воды и наибольшей мутности при наибольшем, соответствующем летнему, расходе воды.

Основными расчетными параметрами осветлителей являются ско-

рость восходящего движения воды в зоне осветления Vосв определяемая по результатам технологических исследований, и коэффициент распределения

12

воды между зоной осветления и зоной отделения осадка Kр.в. . При отсут-

ствии данных эксперимента эти величины определяют по табл. 13 [1], при-

чем нижние пределы скоростей указаны для хозяйственно-питьевых водо-

проводов.

Технологическое моделирование процесса обработки воды в слое взвешенного осадка должно выполняться в характерные периоды времени года для учета влияния качества и количества обрабатываемой воды на ра-

боту осветлителя. При этом расчетная скорость восходящего потока должна назначаться по условиям работы осветлителя в наиболее неблагоприятный сезон года. Обычно таким периодом является спад паводка, когда вода со-

держит тонкодиспергированные, трудно коагулируемые примеси, или зим-

ний период, характеризуемый высокой цветностью и низкими температура-

ми исходной воды.

Зоны осветления и отделения осадка надлежит принимать по наибольшим значениям площадей, полученным при расчете для двух выше-

упомянутых периодов.

Зная расчетный расход воды , qч м3/ч площадь зоны осветления воды определяют по формуле:

Площадь зоны отделения и уплотнения осадка находят из выражения:

При количестве осветлителей менее шести следует предусматривать один резервный, при этом расчет ведут на рабочие осветлители. Распределе-

ние обрабатываемой воды по площади осветлителя производят перфориро-

ванными трубами, размещаемыми друг от друга на расстоянии не более 3 м

в осях. Диаметры труб рассчитываются по скорости движения воды

13

0,5-0,6 м/с. Суммарную площадь отверстий в них (диаметром не менее 25

мм) находят по скорости выхода воды 1,5-2 м/с. Расстояние между отверсти-

ями, располагаемыми вниз под углом 45° по обе стороны трубы в шахматном порядке, принимают не более 0,5 м.

Высоту слоя взвешенного осадка назначают 2-2,5 м. Потерю напора в нем определяют из расчета 1-2 см на 1 м его высоты, а высоту зоны ос-

ветления 2-2,5 м. Угол между наклонными стенками нижней части зоны взвешенного осадка принимают 60-70°. Центральный угол, образуемый пря-

мыми линиями, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок желобов, должен составлять не более 30°. Низ осад-

коприемных окон или кромку осадкоотводящих труб располагают на 1-1,5 м

выше перехода наклонных стенок зоны взвешенного осадка в вертикальные.

Высота стенок должна на 0,3 м превышать расчетный уровень воды в нем.

Расстояние между сборными желобами с треугольными водосливами или перфорированными трубами в зоне осветления принимают не более 3 м.

Для круглых в плане осветлителей диаметром до 4 м устраивают толь-

ко периферийный желоб, а при большем диаметре добавляют радиальные:

при диаметре аппарата 4-6 м - 4-6 радиальных желобов, а при диаметре

6-10 м - 6-8 желобов.

Высоту водосливов принимают 40-60 мм, а расстояние между их осями

100-150 мм при угле между кромками водослива 60°. Расчетная скорость движения воды в сборных желобах или трубах 0,5-0,6 м/с.

Осадкоприемные окна рассчитывают по скорости движения воды с осадком 10-15 мм/с (36-54 м/ч), а осадкоотводящие трубы 40-60 мм/с (144216 м/ч). Во избежание подсоса в осадкоуплотнитель осветленной воды и для направленного отведения осадка в осадкоуплотнитель, осадкоприемные окна и трубы перекрывают козырьками (см. рис.2). Сбор и отведение осветленной воды из осадкоуплотнителя производят затопленными перфорированными трубами. Диаметр перфорированных труб рассчитывается по скорости дви-

14

жения воды не более 0,5 м/с. Отверстия в них принимаются диаметром

15-20 мм. Скорость входа воды в них не менее 1,5 м/с. Верх сборных дырча-

тых труб располагают не менее, чем на 0,3 м ниже уровня воды в вертикаль-

ном осадкоуплотнителе и не менее, чем на 1,5 м выше верха осадкоприем-

ных окон.

Сборные перфорированные трубы для отвода осветленной воды из поддонных осадкоуплотнителей располагают под герметичным перекрыти-

ем. На сборных трубах при выходе их в сборный канал (карман) или при при-

соединении к отводному трубопроводу устанавливают дросселирующую за-

движку, регулирующую величину отсоса избытка осадка из взвешенного слоя. Между низом сборной трубы и уровнем воды в общем сборном канале осветлителя должен быть перепад не менее 0,4 м.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка Wос.ч , м3 определяют по зависимости:

где T - период работы осветлителя между сбросами осадка, ч;

Св - концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель с учетом введенных реагентов, г/м3 ;

Мосв - мутность воды, выходящей из осветлителя, г/м3 ;

Np - число рабочих осветлителей;

δ - средняя концентрация уплотненного осадка, принимаемая по табл.15 [1], г/м3.

При обработке исходной воды коагулянтами совместно с флокулянта-

ми среднюю концентрацию твердой фазы осадка, приведенную в таблице,

надлежит принимать больше на 25% для маломутных цветных вод и на 15%

для вод средней мутности.

15

Продолжительность уплотнения осадка принимают 2-3 ч при наличии сгустителей и не менее 6 ч при их отсутствии. Угол между наклонными стен-

ками осадкоуплотнителя принимают 70°. Сброс осадка из осадкоуплотнителя производят периодически перфорированными трубами диаметром не менее

150 мм не более чем за 15-20 мин. Расстояние между стенками соседних труб принимают до 3 м, причем количество их в осадкоуплотнителе может быть одна или две.

Среднюю скорость движения осадка в отверстиях дырчатых труб при-

нимают до 3 м/с, скорость в конце дырчатой трубы не менее 1 м/с, диаметр отверстий не менее 20 мм при шаге оси отверстий не более 0,5 м.

Количество воды, удаляемой с осадком, определяют с учетом коэффи-

циента разбавления осадка, равным 1,5.

1.4. Примеррасчетаосветлителей*

Рассчитать осветлители коридорного типа со взвешенным осадком при полной суточной производительности станции хозяйственно-питьевого назначения Qсут.полн = 42000 м3/сут, часовая производительность qч= 1750

м3/ч , цветность - 70°.

При обработке воды в дополнение к коагулянту используется флоку-

лянт. Станция водоподготовки проектируется для средней полосы России.

Суммарную площадь зоны осветления Fосв , м3 определим по формуле:

где qч – часовой расход воды, м/ч;

Kр.в. – коэффициент распределения воды между зонами осветления

иотделения осадка;

*Ввиду отсутствия полных сведений о качестве и расходах воды в источнике водоснабжения по сезонам года, в учебных проектах допускается выполнять расчет по имеющимся данным в задании на проектирование.

16

Vосв – скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с.

Согласно табл.13 [1] принимаем Kр.в.=0,75, Vосв = 0,8 мм/с, тогда

Площадь зоны отделения осадка определим по формуле:

Ориентировочная суммарная площадь осветлителей составляет:

F=Fосв+Fотд=456+152=608 м2 .

К проектированию принимаем осветлители коридорного типа с верти-

кальными осадкоуплотнителями, как наиболее распространенные в практике водообработки и простые в компоновке в пределах водоочистной станции.

Базовым проектом при проектировании принят ближайший по производи-

тельности типовой проект (ТП) станции двухступенчатой очистки воды на осветлителях и фильтрах производительностью 32000 м3/сут (ТП 901 -3-149).

При проработке проекта в него вносятся соответствующие изменения,

обусловленные условиями применения и отличием качества исходной воды от заложенного в проекте.

Каждый осветлитель состоит из трех коридоров. В двух коридорах происходит осветление воды в слое взвешенного осадка. Между ними распо-

лагается коридор для отделения и уплотнения осадка – осадкоуплотнитель

(см. рис. 1).

Предусмотренная ТП длина коридоров Lк принята 12,0 м в осях (11,8 м

в чистоте) при ширине коридоров Bк осветления 3,0 м (в чистоте 2,8 м).

При этом суммарная площадь коридоров осветления одного осветли-

теля составляет:

Fосв1= 2× Bк × Lк =2× 2,8 × 11,8 =66,08 м2 .

17

При принятых по ТП размерах коридоров осветления, определим тре-

буемое количество рабочих осветлителей для разрабатываемого проекта:

N p = Fосв = 456 = 6,9 шт.

Fосв1 66,08

К проектированию принимаем 7 осветлителей и, согласно п.9.73 [1],

резервные не предусматриваем. Площадь зоны отделения осадка одного осветлителя должна составлять:

Принимаем ширину коридора отделения и уплотнения осадка в чисто-

те 1,8 м, (в осях 2,0 м). Размеры осветлителя в плане составят 8,0 х 12,0 м при

рабочей площади:

F1=Fосв1+Fотд1 =66,08+1,8×11,8=87,3 м2 .

Фактическая суммарная площадь рабочих осветлителей на станции:

Fф=F1×Np =87,3×7=611 м2 .

Для распределения воды по площади коридоров осветления пре-

дусматриваем дырчатые коллектора телескопической формы при расходе на один:

Коллектор сварен из трех стальных труб диаметрами 300 мм, 250 и 175

мм равной длины. Если предположить, что распределение расхода воды про-

порционально длине участка трубы, то при расходе 35 л/с в начале 300 мм участка скорость составит 0,46 м/с, в начале 250 мм участка при расходе 24

18

скорость составит 0,45 м/с, на последнем участке коллектора диаметром 175

мм при расходе 12 л/с скорость на входе будут равна 0,53 м/с. Принимаем скорость выхода воды из отверстий дырчатых труб Vо =1,5 м/с. Тогда сум-

марная площадь отверстий в коллекторе:

fо= 0,00049 м2 требуемое количество отверстий:

Отверстия располагаем с двух сторон коллектора в шахматном поряд-

ке, направлены вниз под углом 45° к вертикали. При этом шаг оси отверстий составит:

где L1k – длина дырчатого коллектора, принятая из расчета, что кол-

лектор не доходит до торцевой стенки на 0,2 м .

Сбор осветленной воды в каждом коридоре осветления предусматрива-

ем двумя желобами с треугольными водосливами. Расход воды, приходя-

щийся на один желоб:

Ширину желоба определим по эмпирической формуле:

вж=0,9× qж0,4 =0,9×0,0130,4=0,16 м .

Вырезы высотой 50 мм размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба при расстоянии между осями водосливов 100 мм и угле наклона меж-

ду кромками водослива 60°. При этом количество треугольных водосливов в

19

желобе:

nв = Lk = 11,8 =118 шт . lв 0,1

Желоба приняты переменной глубины, высоты от кромки до дна в начале и в конце желоба составят:

hн=0,75× вж =0,75×0,16=0,12 м .

hк=1,25× вж =1,25×0,16=0,2 м .

Согласно п.9.68 [1] скорость движения воды с осадком в осадкоприем-

ных окнах принимаем 11 мм/с. Тогда площадь окон в одном коридоре освет-

ления составит:

Приняв высоту окон hок =0,2 м, определим общую их длину:

lок = fок = 0,8 = 4,0 м. hок 0,2

В каждой стенке, разделяющей осадкоуплотнитель и коридоры освет-

ления предусматриваем по 10 окон размером 0,2 х 0,4 м. При длине осветли-

теля в осях 12,0 м, шаг оси окон составит:

при расстоянии между окнами:

l1=lо - lок=1,2-0,4=0,8 м .

Во избежание подсоса в осадкоуплотнитель осветленной воды осадко-

приемные окна перекрывают козырьками.

Сбор осветленной воды в осадкоуплотнителе предусмотрен дырчатой трубой с задвижкой для регулирования количества отсасываемой воды. Верх трубы расположен на 0,3 м ниже уровня воды в осветлителе. При расходе во-

ды:

принимаем трубу диаметром 250 мм при скорости движения воды в конце трубы 0,34 м/с.

Принимаем скорость входа воды в отверстия трубы Vо=1,6 м/с. Тогда суммарная площадь отверстий ориентировочно составит:

Отверстия располагаем в два ряда в шахматном порядке, они направ-

лены вверх под углом 45°. При этом шаг оси отверстий по одной стороне трубы составит:

lо = 2 × L1к = 2 ×11,6 = 0,38 м . nо 61

Высоту осветлителя, считая от центра водораспределительного коллек-

тора до верхних кромок сборных желобов h, м, определим по формуле:

h = Bк - 2 ×αвж , 2 × tg

2

где α - центральный угол, образуемый прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок желобов.

Принимаем α= 26° , тогда искомая высота:

= 2,8 - 2 × 0,16 =

h 5,4 м . 2 × tg13°

Высота осветлителя от дна до кромки желобов составит: