Охрана вод часть 1

61

где S – толщина стержней решетки. Потери напора в решетках

h =ξ V 2 р,

2g

где ξ - коэффициент местного сопротивления;

V – скорость движения воды в камере перед решеткой; g – ускорение свободного падения;

р – коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие засорения решетки, который рекомендуется принимать р=3.

Коэффициент местного сопротивления решеток зависит от формы стержней, и его определяют по формуле

ξ= β S 43 sinα ,

в

где β - коэффициент, равный 2,42 – для прямоугольных и 1,72 – для круглых стержней.

При проектировании решеток следует принимать количество уловленных загрязнений в зависимости от размера решеток (при в=16-20 мм количество отбросов равно 8 л на 1 человека в год, а плотность их – 750 кг/м3).

Уловленные на решетках отбросы должны подвергаться дроблению на специальных дробилках и возвращаться в поток воды перед решетками.

В последние годы все более широкое распространение получают комбинированные аппараты – решетки-дробилки (коминуторы). В них уловленные загрязнения на решетках дробятся под водой, без извлечения на поверхность.

62

5.2. ПЕСКОЛОВКИ

Для удаления из сточных вод песка и других минеральных нерастворенных примесей применяют песколовки. При наличии в системе очистных сооружений отстойников применение песколовок является обязательным, т.к. песок и другие тяжелые минеральные вещества, осевшие в отстойнике, затрудняют удаление осадка, его обработку и приводят к засорению иловых труб, вызывающему остановку отстойников.

Песколовки по конструкции бывают трех типов:

1)горизонтальные (движение жидкости в горизонтальном направлении);

2)вертикальные (движение жидкости вертикально вверх);

3)щелевые.

По типу движения воды песколовки бывают тангенциальные и аэрируемые.

Горизонтальная песколовка (рис. 5.2) состоит из рабочей части, через которую проходит поток сточных вод, и осадочной части, где хранится выпавший в осадок песок и другие минеральные вещества до их удаления. В плоском днище песколовки делается углубление в котором закладывается дренаж для обезвоживания осадка перед его выгрузкой. Объём осадочной части - не более двухсуточного объёма выпадающего осадка, выпадение которого происходит в результате понижения скорости потока до

0,1÷0,3 м/с. Горизонтальные песколовки при хорошей работе обеспечива-

ют удаление из сточных вод 65÷75% минеральных загрязнений.

64

другие минеральные вещества, встречая на пути щель (шириной 10÷15 см) в дне лотка, проваливаются через нее в бункер.

Горизонтальные и аэрируемые песколовки используют при расходах более 10000 м3/сут. Конструктивной разновидностью горизонтальных песколовок являются песколовки с круговым движением воды. Они имеют круглую форму в плане. Их рекомендуется применять при расходах сточных вод до 70000 м3/сут. Тангенциальные песколовки также имеют круглую форму в плане, и они применяются при расходах сточных вод до 50000 м3/сут. Вертикальные песколовки велики по габаритам и работают неэффективно, поэтому они применяются в исключительных случаях при соответствующем обосновании. Щелевые песколовки применяют на сооружениях с производительностью до 5000 м3/сут. Их применяют довольно редко из-за их неудовлетворительной работы.

Удаление осадка из песколовок производится при помощи гидроэлеваторов, применение которых исключает соприкосновение обслуживающего персонала со сточной жидкостью и осадком. Очистка песколовок вручную допускается лишь в горизонтальных песколовках при количествах осадка до 0,5 м3/сут, при этом обязательно устройство дренажа в песколовке для обезвоживания осадка.

Количество осадка в горизонтальных и вертикальных песколовках составляет 0,02 л, а в щелевых – 0,01 л на человека в сутки при влажности осадка 50% и объемном весе 1,5.

5.2.1. Расчет горизонтальных песколовок

Расчет горизонтальных песколовок начинается с определения площади живого сечения одного отделения

65

где q – максимальный расход сточных вод; V – средняя скорость движения воды;

n – количество отделений.

Затем определяют размеры отделения в поперечном сечении. Длину песколовки вычисляют по формуле

где h1 – глубина проточной части песколовки; U0 – гидравлическая крупность песка;

K – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности и других факторов на работу песколовки. Значения коэффициента зависят от типа песколовки и размера частиц песка и могут быть определены по формуле

где ω1 – вертикальная турбулентная составляющая, определяемая по формуле

ω1 = 0,05V .

При расчете горизонтальных песколовок следует принимать среднюю скорость движения воды равной 0,3 м/с, расчетный диаметр частиц песка - 0,2-0,25 мм. Время пребывания сточных вод в песколовке должно быть не менее 30 с.

Изменение расхода сточных вод в течение суток вызывает изменение скорости движения воды в песколовках, поэтому возникает необходимость в дополнительных устройствах, обеспечивающих поддержание в них постоянной скорости движения воды. Известно много таких методов. Наиболее простой из них заключается в устройстве на выходном канале непод-

66

топленного водослива с широким порогом без донного выступа, размеры которого определяются по формулам

где Р – перепад между дном песколовки и порогом водослива; всж – ширина водослива;

hmax, hmin – глубины воды в песколовке, соответственно при максимальном и минимальном расходах при скорости движения воды V=0,3 м/с;

Кq =qmax/qmin;

т – коэффициент расхода водослива, зависящий от условий бокового сжа-

тия, равный 0,35-0,38.

5.2.2.Расчет аэрируемых песколовок

Расчет аэрируемых песколовок (рис. 5.4) производят также по фор-

мулам (21), (22).

Коэффициент K в формуле (22) определяют по формуле

26,4αU

К = − ( 0 ), lg 1− 20αU0

где α=В/Н.

При расчете аэрируемых песколовок следует принимать:

•средняя скорость движения воды V=0,08÷0,12 м/с;

•расчетный диаметр частиц песка 0,15-0,20 мм;

•В/Н=1,0÷1,5;

•интенсивность аэрации 3-5 м3/м2 в час;

67

• поперечный уклон дна (к песковому лотку) 0,3-0,4.

Рис. 5.4. Схема аэрируемой песколовки, оборудованной гидромеханической системой:

1)рабочая зона; 2) аэратор; 3) песковой лоток;

4)смывной трубопровод

5.2.3. Расчет тангенциальных песколовок

Расчет тангенциальных песколовок начинают с определения площади песколовки в плане

68

Из сравнения формул (23) и (24) видно, что нагрузка на песколовку q0 равна гидравлической крупности песка расчетного диаметра U0, выраженной в м/ч.

При расчете следует принимать глубину тангенциальной песколовки равной половине её диаметра, а расчетный диаметр частиц песка – 0,2÷0,25 мм.

На наиболее совершенные конструкции песколовок нагрузка может быть увеличена до 110÷130 м3/м2 ч.

5.2.4.Расчет щелевых и вертикальных песколовок

Вщелевых песколовках расчет сводится к определению ёмкости бункеров для осадка в зависимости от времени его хранения. Угол наклона стенок бункера принимают не менее 50-600, ширину щелей - 0,10-0,15 м, длину щелей - ¾ от диаметра трубы (лотка).

Вертикальные песколовки рассчитывают по нагрузке на площадь водного зеркала (100÷130 м3/м2 ч).

Глубину цилиндрической (проточной) части вертикальной песколовки h определяют в зависимости от времени пребывания в ней жидкости и

скорости подъёма потока по формуле

h =Vt ,

где V – скорость вертикального движения воды в песколовке, которая не должна превышать 0,05 м/с при максимальном расходе и 0,02 м/с - при минимальном;

t – время осаждения, принимаемое в пределах 1,0÷3,5 мин.

70

l – длина пескового лотка.

Для обеспечения достаточной равномерности распределения воды по длине смывного трубопровода ее подают под напором

V 3

Н0 = 5,6h0 +5,4 2трg ,

где Vтр – скорость движения воды в начале смывного трубопровода. Диаметр выходного отверстия спрысков

где n’ – количество спрысков на смывном трубопроводе;

µ’ - коэффициент расхода спрысков, равный 0,82.

При расчете песколовок всех типов следует принимать количество задерживаемого песка - 0,02 л на 1 человека в сутки, влажность песка - 60%, плотность песка - 1,5 т/м3.

5.3. ОТСТОЙНИКИ

Отстойники предназначены для удаления нерастворенных примесей путём гравитационного отстаивания. По принципу действия их подразделяют на две группы: периодического и непрерывного действия (соответственно, контрактные и прочные). В основном на очистных сооружениях применяют отстойники непрерывного действия.

По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяют на два основных типа: горизонтальные и вертикальные. Так же применяют радиальные отстойники, которые являются разновидностью горизонтальных. Кроме этих типов используют отстойники с вращающимися сборно-распределительными устройствами, которые имеют круглую