Горизонтальні відстійники

Відстійники призначені длявидалення з води основної маси відпрацьованого сорбенту – пластівців гідроокису алюмінію з елементами забруднення. Горизонтальні відстійники представляють собою залізобетонні прямокутні в плані басейни звичайно із суміщеними камерами утворення пластівців. Їх обладнують повздовжніми вертикальними перегородками, які розділяють весь об’єм резервуара на ряд паралельних коридорів і призначені для зменшення ширини потоку води та його вирівнювання. Повинне також бути передбачене гідравлічне або механічне видалення осаду з відстійника без вимикання відстійника під час очистки. Для ефективного видалення осаду передбачають деякий уклон дна відстійника. Схема горизонтального відстійника наведена на рис. 5.2. Основним розрахунковим параметром є швидкість випадіння осаду, яка повинна бути достатньою для того, щоб утворені пластівці встигли випасти і не виносились зі споруди, але й не занадто малою для запобігання утворенню шару завислого осаду.

Загальна площа всіх відстійників в плані дорівнює:

,м² (5.51)

де q – розрахункова витрата води, м³/год;

α – коефіцієнт об’ємного використання відстійників, прийм. 1,3;

U₀ – гідравлічна крупність завислих речовин, що затримуються

відстійником, мм/с, прийм. за табл. 5.9.

1 – подача сирої води

2 – передня розподільча перего-

родка

3 – зона прояснення

4 – зона накопичення осаду

5 – задня розподільча стінка

6 – трубопровід відведення відсто-

яної води

7 – трубопровід відведення осаду

8 – отвори у розподільчій пере-

городці

9 – лоток

Рис. 5.2 – Схема горизонтального відстійника

Довжину відстійника визначаємо за формулою:

,м (5.52)

де V_ср – розрахункова швидкість горизонтальної течії води на

початку відстійника, прийм. за табл. 5.9 в залежності від

якості вихідної води;

Н – середня глибина відстійника, Н = 3,0 – 3,5 м.

Таблиця 5.9 – Швидкість осадження завислих речовин і горизонтальної течії води у відстійниках

Характеристика оброблюваної води і спосіб її обробки	U0, мм/с	Vср, мм/с
Малокаламутні кольорові води, К ≤ 50 мг/дм3, оброблені коагулянтом	0,35 – 0,45	6 – 8
Води середньої каламутності, К = 50 – 250 мг/дм3, оброблені коагулянтом	0,45 – 0,5	7 – 10
Каламутні води, К > 250 мг/дм3, оброблені: коагулянтом флокулянтом	0,5 – 0,6 0,2 – 0,3	9 – 12
Каламутні води, що не обробляються коагулянтами	0,08 – 0,15

Розрахункова ширина горизонтального відстійника може бути визначена за формулою при кількості відстійників N = 4 – 6 шт.:

,м (5.53)

Якщо відстійник має ширину 6 м і більше, то його необхідно розділити вертикальною перегородкою на відділи.

Об’єм зони накопичення і ущільнення осаду визначається за формулою:

,м³ (5.54)

де δ – середня концентрація осаду після ущільнення протягом 24

год, г/м³, прийм. за табл. 5.10 в залежності від каламутності

вихідної води;

т – концентрація завислих речовин в освітленій воді,

приймається в межах 8 – 12 мг/дм³;

Т – період роботи відстійника між очищуваннями від осаду, прийм.

Т = 1 – 3 доби;

С – концентрація завислих речовин у воді, що надходить у

відстійник:

,мг/дм³ (5.55)

де К - каламутність води, мг/дм³;

К_ф – коефіцієнт, що враховує кількість нерозчинених речовин,

що вносяться коагулянтом, для очищеного К_ф =

0,55; для неочищеного К_ф=1,3; для FeCl₃ К_ф = 0,7;

Д_к – доза коагулянту, мг/дм³;

Ц – кольоровість води, град.;

В₁ – кількість нерозчинених домішок, що вносяться з вапном,

визначається за формулою:

, мг/дм³ (5.56)

де Д_вап – доза підлужую чого реагенту (вапна), мг/дм³;

К_вап – вміст активної речовини СаО у вапні, прийм. К_вап = 0,4.

Таблиця 5.10 – Значення середньої концентрації осаду, δ, г/м³

Каламутність вихідної води, мг/дм3	Реагенти	δ, г/м3 при інтервалах між випуском осаду, год
		24 і більше
до 50 50 – 100 100 – 400 400 – 1000 1000 – 1500 понад 1500	коагулянт коагулянт коагулянт коагулянт коагулянт флокулянт

Площа одного відстійника дорівнює:

F₁ = F/N, м² (5.57)

Середня висота зони накопичення осаду:

,м (5.58)

Середня глибина відстійника складатиме:

Н_ср = Н + h_ос, м (5.59)

Видалення осаду з відстійника передбачаємо гідравлічним способом, без виключення подачі води в нього. Для цього передбачена збірна система з дірчастих труб. Кількість дірчастих труб для видалення осаду n_ос = В/1,5. Витрата води, що споживається при періодичному скиданні осаду з відстійника:

, м³/с (5.60)

де К_р – коефіцієнт розбавлення осаду, при гідравлічному способі

видалення осаду приймаємо К_р = 1,5;

t_ос – тривалість скиду осаду, t_ос = 20 – 30 хв.

Діаметр осадовідвідних труб визначаємо за формулою:

, м (5.61)

де v_ос – швидкість руху осаду в кінці осадовідвідних труб, прийм.

v_ос = 1 м/с.

Визначений діаметр d_ос, мм, уточнюємо за таблицями для гідравлічного розрахунку [5] для сталевих труб.

Площа всіх отворів в дірчастих осадовідвідних трубах становить:

, м² (5.62)

де К_w – коефіцієнт перфорації труби, прийм. К_w = 0,5 – 0,7.

При діаметрі отворів d_отв = 25 мм = 0,025 м їх кількість буде: , шт.

Збір проясненої води з відстійника передбачаємо системою жолобів прямокутного перерізу із трикутними водозливами довжиною:

L₁ = 2/3 · L, м. Прийнявши відстань між осями жолобів l_ж = 3 м, їх кількість становитиме: , шт.

Тоді площа живого перерізу збірного жолоба становитиме:

, м² (5.63)

де v_ж - швидкість руху проясненої води, v_ж = 0,6 – 0,8 м/с.

Ширина жолоба: , м.

Робоча висота жолоба: Н_ж = 1,5 · В_ж, м.

Камери утворення пластівців (камери реакції)

Камери утворення пластівців (камери реакції) призначені для створення сприятливих умов для процесу формування крупних, міцних пластівців коагулянту із вилученими забрудненнями. Їх доцільно застосовувати в комплексі із горизонтальними відстійниками як вбудовані складові. Час перебування води в камері реакції – 6 – 30 хв. В залежності від конструкції камери утворення пластівців бувають: перегородкові з горизонтальним або вертикальним рухом води, вертикальні, камери із шаром завислого осаду.

В даному курсовому проекті приймаємо вихрові камери утворення пластівців для водоочисних станцій продуктивністю до 45 тис. м³/добу та перегородкові камери з горизонтальним рухом води – для станцій продуктивністю понад 45 тис. м³/добу.

Перегородкова камера утворення пластівців з горизонтальним рухом води

Камера являє собою залізобетонний прямокутний в плані резервуар з перегородками, за рахунок руху між якими в горизонтальній або вертикальній площині відбувається перемішування води. Дно камери влаштовують з нахилом для видалення осаду.

Об’єм камери визначаємо за формулою:

, м³ (5.64)

де q – розрахункова витрата води, м³/год;

t – час перебування води в камері, прийм. t = 20 – 30 хв.

Площу камери в плані розраховуємо за формулою:

, м² (5.65)

де Н – середня глибина камери, приймаємо із розрахунку

горизонтальних відстійників, м;

Ширина першого коридору становитиме:

, м² (5.66)

де v – швидкість потоку води на початку коридору, v = 0,3 м/с.

Враховуючи, що камера прибудована до торців горизонтальних відстійників, її довжина складе:

, м (5.67)

де В – ширина одного горизонтального відстійника, м;

N – число горизонтальних відстійників;

0,15 – товщина перегородок між відстійниками, м;

Число поворотів води в камері повинно бути m = 8 – 10, тоді число коридорів n = m + 1.

Швидкість потоку води в камері зменшується за рахунок збільшення відстані між перегородками, досягаючи 0,1 – 0,05 м/с. Приймаємо, що в кожному наступному коридорі швидкість потоку зменшується на 0,02 м/с. Тоді ширину коридорів визначаємо за наступними формулами:

, м

, м (5.68)

, м

….…….

, м

Розрахункова довжина камери становитиме: L^’ = L – 1,5, м.

Ширина камери в плані або довжина кожного коридору камери визначається за формулою:

В = F / L^’, м (5.69)

Втрати напору в камері визначаємо за формулою (5.25), прийнявши, що середня швидкість потоку в камері v = 0,2 м/с.

Тоді загальні втрати напору в камері складуть: h_заг = m ∙ h₁, м.

Схема камери реакції з горизонтальним рухом води наведена на рис. 5.3.

1 – трубопровід подачі води від змішувача; 2 – відвідний трубопровід;

3 – шибер

Рис. 5.3 – Схема перегород частої камери утворення пластівців з горизонтальним рухом води

Вихрова (вертикальна) камера утворення пластівців

Камера являє собою прямокутний в плані резервуар із похилими стінками, кут між якими становить 50 – 70°. Вода, перемішана з реагентами, надходить в неї знизу; при поступовому русі догори висхідна швидкість зменшується, а по всій масі води утворюються вихрі. Тривалість перебування води в такій камері 6 – 12 хв.

Об’єм камери визначаємо за формулою:

, м³ (5.70)

де t_кп – час перебування води в камері, прийм. t_кп = 6 – 12 хв;

q – розрахункова витрата води, м³/год.

Площа поперечного перерізу камери у верхній частині становить:

, м² (5.71)

де V_в – швидкість висхідного потоку на виході з камери, приймаємо

V_в = 4 – 5 мм/с;

Довжину вихрової камери L_кп визначаємо за формулою (5.67), враховуючи що камера прибудована до торців горизонтальних відстійників. Тоді ширина камери складе: , м.

Діаметр подаючого трубопроводу d, мм, підбираємо за витратою q, л/с, і орієнтовною швидкістю V_кп = 0,7 – 1,2 м/с за таблицями для гідравлічного розрахунку [5] для сталевих труб.

Висоту пірамідальної частини камери визначаємо за формулою:

, м (5.72)

де В_н – ширина дна камери, прийм. В_н = 0,4 – 0,8 м;

α – кут між похилими стінками камери, прийм. α = 50 – 70°.

Об’єм пірамідальної частини камери визначаємо за формулою:

, м³ (5.73)

Об’єм верхньої частини камери з вертикальними стінками:

W_верт = W_кп – W_пір, м³

Висота вертикальних стінок камери: h_верт = W_верт/f_в, м.

Тоді загальна висота камери: h_кп = h_пір + h_верт, м.

Збір води у верхній частині вихрової камери передбачаємо лотками, які подають воду в загальний збірний жолоб. Кількість лотків приймаємо із розрахунку: n_лот = N · 2. Швидкість руху води в лотках приймаємо V_л = 0,05 – 0,1 м/с, тоді площа одного лотка становить:

, м² (5.74)

При глибині лотка h_л = 0,8 м його ширина складе: , м.

Схема вихровомї камери утворення пластівців наведена на рис. 5.4.

1 – подаючий трубопровід

2 – розподільчий трубопровід

3 – пірамідальна частина

4 – надставка

5 – збірний лоток

6 – розподільчий канал

7 – шибер

8 – горизонтальний відстійник

Рис. 5.4 – Вихрова камера утворення пластівців