Решетки

Решетки выполняют функции защитных сооружений. Они предохраняют насосы и другие очистные сооружения от попадания в них крупного мусора, камней, обломков древесины, тряпья, бумаги и т.д. Попадание этих предметов на очистные сооружения могут привести к поломке насосов, засорению труб и каналов, нарушению работы отстойников или поломке движущихся частей оборудования (цепей, колес и т.п.).

Решетки с механизированной очисткой от отбросов и транспортировкой их к дробилкам устанавливаются при количестве отбросов 0,1 м³/сут и более, при меньшем количестве отбросов допускается установка решеток с ручной очисткой.

Скорость движения сточных вод в прозорах решеток при максимальном притоке принимается для механизированных решеток 0,8-1,0 м/с, а для решеток-дробилок - 1,2м/с. Минимальная скорость должна быть не менее 0,4м/с для предупреждения выпадения отбросов из воды на дно канала.

Решетки выполняют из круглых, прямоугольных или имеющих другую форму металлических стержней. Прозоры между ними равны в=16¸19мм. Решетки, устанавливаемые на насосных станциях, имеют большие прозоры, которые зависят от размеров насосов.

Традиционно решетки принято подразделять на подвижные и неподвижные. Наибольшее распространение получили неподвижные. Для удобства съёма загрязнений решетки устанавливают под углом к горизонту a=60¸70⁰.

На рис. 5.1 показана простейшая решетка с ручной очисткой.

Рис.5.1. Схема установки решетки

При расчете решетки вначале определяют общее количество прозоров n решетки по формуле

,

где q – максимальный расход сточных вод;

h₁ – глубина воды перед решеткой;

V_p – средняя скорость в прозорах решетки;

K₃ – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, равный 1,05.

Общая ширина решетки

,

где S – толщина стержней решетки.

Потери напора в решетках

,

где x - 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

,

где b - 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.

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:

горизонтальные (движение жидкости в горизонтальном направлении);

вертикальные (движение жидкости вертикально вверх);

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 обеспечивают удаление из сточных вод 65¸75% минеральных загрязнений.

Рис. 5.2. Схема горизонтальной песколовки

В вертикальной песколовке (рис. 5.3) жидкость входит в одном или двух местах по касательной у низа цилиндрической части, чем достигается вращательное движение жидкости. Осадок выпадает в конусную часть, а жидкость спирально поднимается вверх, и переливаясь через борт отводящего лотка, отводится из песколовки.

Рис. 5.3. Схема вертикальной песколовки

Щелевые песколовки представляют собой лоток, имеющий на дне щели, под которыми расположен бункер. При движении потока песок и 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

, (21)

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

, (22)

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 w₁ – вертикальная турбулентная составляющая, определяемая по формуле

.

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-

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

;

,

где Р – перепад между дном песколовки и порогом водослива;

в_сж – ширина водослива;

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

К_q =q_max/q_min;

т – коэффициент расхода водослива, зависящий от условий бокового сжатия, равный 0,35-0,38.

5.2.2.Расчет аэрируемых песколовок

Расчет аэрируемых песколовок (рис. 5.4) производят также по формулам (21), (22).

Коэффициент K в формуле (22) определяют по формуле

,

где a=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;

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

, (23)

где F – площадь отделения песколовки в плане, м²;

Q – максимальный расход сточных вод, м³/ч;

q₀ – нагрузка на песколовку по воде, м³/м²×ч;

n – количество отделений;

или по формуле

. (24)

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

В щелевых 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

,

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.