ТЕХНИКА ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Расчеты для проектирования сооружений и аппаратов

Промышленные и бытовые сточные воды содержат рас­творимые и нерастворимые вещества (взвешенные частицы), ко­торые подразделяются на твердые и жидкие. Для удаления вре­менных примесей из сточных вод используют гидромеханиче­ские процессы процеживания, отстаивания (гравитационное и центробежное), фильтрования. Выбор метода зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и концентрации веществ, находящихся во взвешенном состоянии, расхода сточ­ных вод и необходимой степени очистки /1-5/.

1. Отстойники.

Для проектирования сооружений и аппара­тов механической очистки задают следующие данные: общее количество сточных вод (м 3 /ч), температура сточных вод (°С), периодичность образования сточных вод, тяжелые механиче­ские примеси (мг/л), плотность тяжелых и легких загрязнений (г/см³), кинетика осаждения механических примесей, которые тяжелее и легче воды при их расчетной концентрации в исход­ной воде (требуемая степень очистки (%) или допустимое со­держание загрязнений), гидравлическая крупность частиц (U_o) тяжелее и легче воды, которую необходимо выделить для обес­печения требуемой степени очистки (мм/с). Гидравлическую крупность частиц определяют по кривым кинетики отстаивания Э=f(t) (рис.1), полученным экспериментально разделением примесей в сточной воде в статических условиях в слое h, как правило, отличным от действительной высоты отстаивания в выбранном типе отстойника. Поэтому для приведения получен­ных результатов к натурным условиям следует производить пе­ресчет по формулам с учетом поправки на изменение вязкости воды при изменении температуры (табл.1):

Рис. 1. Кинетика отстаивания сточных вод прокатных произ­водств при исходной концентрации С_о=200 мг/л: 1 - h=200 мм

2 - h=500 мм

где H_set - глубина проточной части в отстойнике, м; К_set - коэф­фициент использования объема проточной части отстойника, t_set - продолжительность отстаивания (с), соответствующая за­данному эффекту очистки и полученная в лабораторном цилин­дре в слое h₁, мм (для городских сточных вод данную величину допускается принимать по табл.2); n₂ - показатель степени, зависящий от агломерации взвеси в процессе осаждения для го­родских сточных вод (рис. 2)

Рис 2 5 Зависимость показателя степени п₂ от исходной кон­центрации взвешенных веществ в городских сточных водах при эффекте отстаивания: 1- Э=50, 2- Э=60; 3- Э=70%

Таблица 1

Зависимость коэффициента вязкости воды от температуры

Т воды °С	60	50	40	30	25	20	15	10	5	0
Коэф. вязкости с/м3	0,469	0,549	0,656	0,801	0,894	1,01	1,14	1,308	1,519	1,792

Поправку U'_o на изменение вязкости воды при изменении температуры находят по формуле

где (м_lab, м_рг - вязкость воды при соответствующих температурах в лабораторных и производственных условиях.

Показатель степени n₂, зависящий от природы загрязнений, в том числе и от агломерируемости взвесей для промышленных сточных вод, определяется по полученным кривым кинетики отстаивания в слоях h₁ и h₂

n₂ = (lg t₂ - lg t₁) / (lg h₂ + lg h₁).

При расчете сооружений для механической очистки про­мышленных сточных вод экспериментальное определение пока­зателей характеристик воды и загрязнений должно предшество­вать проектированию в каждом конкретном случае. Если проек­тирование ведется для строящегося предприятия, данные о ха­рактеристике воды можно получить при изучении воды на ана­логичном производстве. Опыт обследования промышленных предприятий показывает, что величина гидравлической крупно­сти частиц, которые должны быть выделены для обеспечения требуемого эффекта, колеблется в пределах 0,2-0,5 мм/с, поэто­му для ориентировочных расчетов отстойных сооружений вели­чина U_o = 0,25-0,3 мм/с.

Для городских сточных вод продолжительность отстаива­ния (t) в слое h_t= 500 мм можно принять по табл.2.

Таблица 2

Зависимость эффекта осветления от продолжительности отстаи­вания и

концентрации взвешенных частиц

Эффект осветления, %	Продолжительность отстаивания tset в слое h1=500 мм при концентрации взвешенных веществ, мг/л
	200	300	400
20	600	540	480
30	960	900	840
40	1140	1200	1080
50	2160	1800	1500
60	7200	3600	2700
70	-	-	7200

Расчет отстойников. При проектировании очистных ус­тановок, как правило, применяются типовые или эксперимен­тальные конструкции отстойных сооружений с известными гео­метрическими размерами, за расчетную величину принимают производительность одного отстойника q_set, при которой обес­печивается заданный эффект очистки. После расчета q_set, исходя из общего расхода сточных вод, определяют количество рабочих единиц отстойников (N):

N = q*W/q_set.

Производительность отстойников q_set; м³/ч, определяют исходя из данных геометрических размеров сооружения и требуемого эффекта осветления сточных вод по формулам

- горизонтальных

- радиальных, вертикальных и с вращающимся сборно-распределительным устройством

- с нисходяще-восходящим потоком

- с тонкослойными блоками при перекрестной схеме ра­боты

где K_set - коэффициент использования объема, принимаемый по табл.3; L_set - длина секции (отделения), м; В_set - ширина сек­ции (отделения), м; V_tb. - турбулентная составляющая, прини­маемая по табл.4, в зависимости от скорости рабочего потока в отстойнике V_w, мм/с; D_set - диаметр отстойника, м; d_en - диа­метр впускного устройства, м; Н_bl - высота тонкослойного блока, м; L_bl - длина тонкослойного блока (модуля), м, К_dis - коэф­фициент сноса выделенных частиц, принимаемый при плоских пластинах 1,2, при рифленых - 1; h_ti - высота яруса тонкослой­ного блока (модуля), м, В_bl - ширина тонкослойного блока, м.

Таблица 3

Параметры отстойников
Отстойник	Коэффи­циент ис­пользова­ния объе­ма Kset	Рабочая глубина отстойной части Hset, м	Ширина Bset, м	Скорость рабочего потока Vw, мм/с	Уклон днища к иловому приямку
1	2	3	4	5	6
Горизонтальный	0,5	1,5-4	2Н-5Н	5-10	0,005-0,05
Радиальный	0,45	1,5-5		5-10	0,005-0,05
Вертикальный	0,35	2,7-3,8	-	-	-
С вращающимся сборно- распределительным устройством	0,85	0,8-1,2	-	-	-
С тонкослойными блоками: противоточная (прямоточная) схема работы	0,5-0,7	0,025-0,2	2-6	-	-
Перекрестная схема работы	0,8	0,025-0,2	1,5	-	0,005

Примечание: К_set определяет гидравлическую эффективность отстойника и зависит от конструкции водораспредели­тельных и водосборных устройств (указывается разработчиком), величину турбулентной составляющей V_tb в зависимости от скорости рабочего потока V_w определяют по табл.4.

Таблица 4