Осветлители со взвешенным осадком используются для удаления из воды коллоидных и взвешенных примесей после обработки воды коагулянтами и флокулянтами.
В основу работы осветлителей положен принцип контактной коагуляции в слое взвешенного осадка. При поддержании определенной скорости восходящего потока воды (0,5÷1,2 мм/с) формируется слой взвешенного осадка из скоагулированной взвеси в виде мелких хлопьев. Этот слой играет роль фильтра, способствуя лучшему осветлению воды и обесцвечиванию за счет более полного использования адсорбционной емкости хлопьев.
7.1. Выбор типа осветлителя.
При производительности очистной станции от 10 000 до 50 000 м3/сутки более экономичны осветлители коридорного типа.
Осветлитель со взвешенным осадком коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем приведен на рис. 7.1.1.
Рис. 7.1.1 Коридорный осветлитель со взвешенным осадком с вертикальным осадкоуплотнителем
Условные обозначения:
1 – коридоры-осветлители
2 – осадкоуплотнитель
3 – подача исходной воды
4 – сборные карманы для отвода осветленной воды
5 – отвод осадка из осадкоуплотнителя
6 – отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя
7 – осадкоприемные окна с козырьками
Расчет осветлителя со взвешенным осадком коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем .
Расчет ведется для двух периодов года.
Среднюю концентрацию взвешенных веществ в воде, поступающей на осветлитель, определяем по формуле:
Cср = M + kk * Dk + 0.25*Ц + Вн , мг/л (7.2.1.)
Где: M – мутность воды , мг/л (в соответствии с заданием М = 450 мг/л); kk – переводной коэффициент, равный для очищенного сернокислого алюминия 0,5, для неочищенного сернокислого алюминия 1; Dk - доза коагулянта в пересчете на безводный продукт, мг/л(Dk = 84,85мг/л); Ц – цветность исходной воды, град (в соответствии с заданием Ц = 85 град); Вн – количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, мг/л, в данном случае известь не вводится, Вн = 0
Cср = 450 + 1 * 84,85 + 0,25 * 85 + 0 = 556 мг/л
Определим количество воды, теряемой при сбросе осадка из осадкоуплотнителя, т.е. при так называемой продувке осветлителя по формуле:
qос = (Кр * (С-m) / dср ) * 100, % (7.2.2.)
где: С – максимальная концентрация взвешенных веществ в мг/л;
m – количество взвеси в воде, выходящей после обработки в осветлителе, равное 8-12 мг/л;
dср – средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе, принимаемая в зависимости от времени уплотнения Т в ч. по табл. 29 л [4]. Для данного случая при мутности равной 450 мг/л, Т = 3 часа и dср = 24 000 г/м3.
Кр – коэффициент разбавления осадка при его удалении, равный 1,2-1,5.
Следовательно, qос =(1,2 * (556 - 10) / 24 000) * 100 = 2,7%
Потеря воды при продувке (т.е. при сбросе осадка) будет
(433 * 2,7) / 100 = 11,7 м3/ч
Площадь осветлителей
Осветлитель состоит из двух боковых коридоров и осадкоуплотнителя. Общая площадь осветлителя определяется по формуле:
Fосв = Fз.о. + Fз.от = (K * Qрасч)/(3,6 * vзо) + (1-К)*Qрасч) / (3,6 * a * vзо), (7.2.3.)
Где Fз.о. – площадь зоны осветления в м2;
Fз.от – площадь зоны отделения осадка в м2;
Qрасч – расчетный расход воды в м3/ч;
vзо – скорость восходящего потока воды в зоне осветления в мм/сек (принимаем согласно табл. 30 л [4]. Для концентрации взвешенных веществ 556 мг/л зимой vзо = 1,0 мм/сек, летом vзо = 1,1 мм/сек;
К – коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем табл. 30 л [4]. Для концентрации взвешенных веществ 556 мг/л К = 0,7.
a - коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в зоне отделения осадка вертикального осадкоуплотнителя по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, равный 0,9.
Для зимнего периода:
Fосв3 = (0,7*417)/(3,6*1,0) + ((1-0,7)*417))/(3,6*0,9*1,0) = 81,1 + 38,61 = 119,71 м2
Для летнего периода:
Fосвл = (0,7*433)/(3,6*1,1) + ((1-0,7)*433)/(3,6*0,9*1,1) = 76,54 + 36,45 = 112,99 м2
Так как площадь одного осветлителя в плане не должна превышать 100-150 м2, принимаем два осветлителя рабочих и один резервный л. (1).
Площадь каждого из двух коридоров осветлителя определяется по формуле:
Fкор = Fосв / (2 *N) , м2 (7.2.4)
Где N – количество осветлителей
Fкор = = 81,1 / (2*2) = 20,3 м2
Площадь осадкоуплотнителя: Fо.у. = Fотд / N, м2
Fо.у. = 38,61 / 2 = 19,3 м2
Ширина коридора Вкор принимается в соответствии с шагом балок: Вкор = 2,6 м; тогда длина коридора lкор = 20,3 / 2,6 = 7,8 м.
Ширина осадкоуплотнителя выше окон для приема осадка bо.у. = 19,3 / 7,8 = 2,47 м.
Водораспределительный дырчатый коллектор, размещенный в нижней части коридоров осветителя, рассчитывают на наибольший расход воды. Тогда q кол = 433 / (2*2) = 108,3 м3/ч = 30 л/сек.
Скорость входа воды в дырчатый коллектор должна быть в пределах 0,5 – 0,6 м/сек; диаметр коллектора принят dкол = 250 мм при скорости v 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 выхода воды из отверстий должна быть vо = 1,5÷2 м/сек; принимаем 1,8 м/сек.
Тогда площадь отверстий распределительного коллектора составит: fo = qкол / vo = 0,030 / 1,8 = 0,016 м2 или 160 см2.
Принимаем диаметр отверстий 20 мм, тогда площадь одного отверстия составит 3,14 см2, а количество отверстий в каждом коллекторе будет no = 160 / 3,14 @ 50 шт.
Отверстия размещают в два ряда по обеим сторонам коллектора в шахматном порядке; они направлены вниз под углом 450 к горизонту. Отношение суммы площадей всех отверстий в распределительном коллекторе к площади его поперечного сечения
no * [(p*d02/4) / (p*dкол2/4)] = n * ( d02/ dкол2) = 50 * (0,0004 / 0,0625) = 0,32, т.е. находится в допускаемых пределах (0,3-0,4).
Расстояние между осями отверстий в каждом ряду e = 2l / no = 2*7,8 / 50 = 0,312 м или 312 мм (согласно СНиП л. (1)величина e 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
qж = [K * (Qчас / 2)] / 2*2 = [0,7 * (433 / 2)] / 2*2 = 37,9 м3/ч или 0,0105 м3/сек (при производительности одного осветлителя 216,5 м3/ч).
Ширина желоба прямоугольного сечения
bж = 0,9 * qж0,4 = 0,9 * 0,01050,4 @ 15 см.
Затопленные отверстия размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба на 7см ниже его верхней кромки. Тогда глубина желоба в начале и конце его будет:
hнач = 7 + 1,5 * (bж / 2) = 7 + 1,5 * (15 / 2) @ 18 см
hкон = 7 + 2,5 * (bж / 2) = 7 + 2,5 * (15 / 2) @ 26 см
Площадь отверстий в стенке желоба равна:
S fотв = (qж / (m * Ö 2*g*h), (7.2.5)
Где h – разность уровней воды в осветлителе и в желобе, равная 0,05 м;
m - коэффициент расхода, равный 0,65
Тогда
S fотв = 0,0105 / (0,65 * Ö 2 * 9,81 * 0,05) @ 0,0164 м2 = 164 см2
При диаметре каждого отверстия 20 мм и его площади fo = 3,14 см2 количество отверстий будет: n = S fо / fо @164 / 3,14 @ 53 шт.
Шаг отверстий e = l / n = 7,8 / 53 @ 0,147 м @ 15 см.
Осадкоприемные окна.
Площадь их определяют по общему расходу воды, который поступает вместе с избыточным осадком в осадкоуплотнитель,
Qок = (1-К) * Qрасч (7.2.6)
Следовательно, Qок = (1-0,7) * 216,5 = 65 м3/ч. С каждой стороны в осадкоуплотнитель будет поступать Q` ок =65 / 2 = 32,5 @ 33 м3/ч воды с избыточным осадком.
Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуплотнителя будет: fок = Q` ок / vок = 33 / 36 @ 0,92 м2 (где vок – скорость движения воды с осадком в окнах, равная 36 – 54 м/ч).
Принимаем высоту окон hок = 0,2 м. Тогда общая длина их с каждой стороны осадкоуплотнителя lок = 0,92 / 0,2 = 4,6 м.
Устраиваем с каждой стороны осадкоуплотнителя по горизонтали 10 окон приема избыточного осадка размером каждое 0,2 * 0,46м.
При длине осадкоуплатнителя 7,8 м и 10 окнах шаг оси окон по горизонтали составит 7,8 / 10 = 0,78 м. Расстояние между двумя соседними окнами при ширине окна 0,45 м будет 0,78 – 0,46 = 0,32 м.
Дырчатые трубы для сбора и отвода воды из зоны отделения осадка в вертикальном осадкоуплатнителе 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:
Qсб = [(1-K) * Qрасч - Qос] / 2, (7.2.7)
Где: Qос – потеря воды при продувке.
В рассматриваемом случае Qос = 2,3%. Таким образом,
Qос = (216,5 * 2,3) / 100 = 4,98м3/ч;
Qсб = [(1-0,7) * 216,5 - 4,98] / 2 = 30,0 м3/ч, или qсб = 8,33 л/сек =
= 0,0083 м3/сек
Скорость движения воды в устье сборной трубы должна быть не более 0,5 м/сек. Принимаем dсб = 150 мм, тогда vсб = 0,47 м/сек.
Диаметр отверстий 15 – 20 мм. Площадь отверстий при скорости входа воды в них v0 = 1,5 м/сек должна быть: S fо =qсб / v0 = 0,0083 / 1,5 = 0,0055 м2 = 55 см2. При отверстиях диаметром 18 мм площадь каждого будет fо = 2,54 см2. Потребное количество отверстий n0 = 55 / 2,54 = 21,7. Принимаем 21 отверстие шагом 7,8 / 21 = 0,37 м.
Фактическая скорость входа воды в отверстия
v`отв = qсб /( fо * n) = 0,0083 / (0,000254 * 21) = 1,56 м/сек
(скорость v`отв принимается не менее 1,5 м/сек).
Определение высоты осветлителя. Высота осветлителя, считая от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов, равна:
Hосв = (bкор – 2* bж) / (2*tg * a/2), м (7.2.8)
Где: bкор - ширина коридора осветлителя;
bж – ширина одного желоба;
a - центральный угол, образуемый прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок водосборных желобов; принимается не более 300.
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
Hдоп = W / SF, м (7.2.9)
Где W – объем воды, накапливающейся за время промывки одного фильтра, в м3;
SF – суммарная площадь сооружений, в которых происходит накопление воды, в м2.
Высота пирамидальной части осветлителя будет
Hпир = (bкор – a) / (2 * tg a1/2), (7.2.10)
Где: а – ширина коридора понизу, принимаемая обычно равной 0,4 м;
a1 – центральный угол наклона стенок коридора, равный 700 (принимается в пределах 60 – 900).
Определим Hосв :
Hосв = (2,6 – 2* 0,15) / (2*tg * 300/2) = 4,29 м,
Hдоп = W / SF - высота, обусловленная накоплением воды при
промывке одного фильтра, принимаем равной 0,1м.
Hпир = (2,6 – 0,4) / (2 * tg * 7 = 00/2) = 1,55 м
Высоту защитной зоны над слоем взвешенного осадка принимаем hзащ – 1,5 м (обычно эта величина лежит в пределах 1,5 – 2,м).
Тогда высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные будет:
hверт = (Hосв + Hдоп) - hзащ – hпир = (4,29 + 0,1) – 1,5 – 1,55 = 1,34 м
Такая высота недостаточна – нужна не менее 1,5 м. Поэтому принимаем Hосв = 4,75 м; тогда h, верт = 4,75 – 1,5 – 1,55 = 1,7 м.
Следовательно, общая высота зоны взвешенного осадка будет:
Hз.в.о. = h, верт + hпир/2 = 1,7 + 1,55/2 = 2,48 м,
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. Эта высота будет: 4,75 – (1,55 + 1,5 + 0,2) = 1,5 м, т.е. отвечает необходимым условиям.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 428.
