Пример 1 Горизонтальная песколовка

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД

«Очистка сточных вод»:Учебное пособие для студентов обучаю-щихся по специальности 280201.65 «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов».

СОСТАВИТЕЛЬ М.П.СОКОЛОВ.

Введение

Вода – важнейший природный ресурс, используемый в промышленном производстве. Можно выделить четыре наиболее значимые направления использования воды в технологических процессах: вода 1 категории используется для охлаждения жидких и конденсации газообразных продуктов в теплообменных аппара-тах без соприкосновения с продуктом. вода 2 категории служит в качестве среды, поглощающей различные нерастворимые (механические) и растворимые примеси (вода не нагревается, но загрязняется соответствующими примесями) вода 3 категории используется так же, как вода 2-ой категории, но с нагревом (например, очистка газов в скрубберах, гашение кокса и т.д.); вода 4 категории используется в качестве экстрагента и растворителя реагентов. При прямоточном водообеспечении промышленных предприятий вода, забираемая из природного источника, после участия в технологическом процессе возвра-щается в водоем в виде сточной (отработанной) воды за исключением того количества, которое безвозвратно расходуется в производстве. Сточные воды – отработанные воды, дальнейшее использование которых невозможно по техническим условиям, либо нецелесообразно по технико-экономическим показателям. При оборотном водообеспечении промышленных предприятий,часть сточных вод повторно используется в производстве после их очистки и охлаждения (при необхо-димости). Производственные сточные воды в течение смены могут поступать равномерно и неравномерно. Возможны залпо-вые поступления высококонцентрированных токсичных сточных вод. Режим спуска производственных сточных вод определяется регламентом технологического процесса (цехов и предприятия в целом). В течение суток могут также изменяться отдельные показатели свойств сточных вод. Сточные воды, отводимые с территории промышленных предприятий, разделяются на три вида: производственные, бытовые, атмосферные. Производственные сточные воды - это воды, использованные в технологическом процессе. Они включают две основные категории: загрязненные и незагрязненные (условно чистые). Загрязненные сточные воды могут содержать примеси: а) минеральные, б) органические, в) бактериальные, г) биологические. Бытовые сточные воды – это воды от санитарных узлов производственных и непроизвод-ственных корпусов и зданий, душевых установок и т.п. Атмосферные сточные воды -дождевые и талые воды. Атмосферные осадки содержат до 100 мг/л примесей. Состав сточных вод зависит от характера использования чистой воды в промышленности, условий сбора всех видов вод на территории предприятия или более крупной промышленной зоны. Академик Л.А.Кульский предложил класссификацию сточных вод, основанную на характеристике их как дисперсных систем, содержащих частицы примесей определенных размеров.

Группа 1. Сточные воды представляют собой один из видов грубодисперсны х систем с размерами частиц 10^-1- 10^-3 см (взвеси, суспензии, эмульсии, патогенные микроорганизмы и планктон). Наличие такого вида загрязнений обусловливает мутность воды. Группа 2. Сточные воды представляют собой коллоидные растворы загрязнений в воде, а также растворы высокомолекулярных соединений. Размеры частиц загрязнений порядка 10^-5 - 10^-6 см. Наличие такого вида загрязнений обусловливает окисляемость и цветность сточной воды. Группа 3. Сточные воды представляют собой молекулярные водные растворы газов и некоторых органических веществ, размеры частиц загрязнений» 10^-7 см. Наличие такого вида загрязнений обусловливает запахи и привкусы воды. Группа 4. Загрязнения в сточной воде образуют ионные растворы с размерами частиц порядка 10^-8 см. Наличие такого вида загрязнений обусловливает минерализацию воды.

 

 

 

СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Решетки

В составе очистных сооружений используют решетки с прозорами не более 16 мм, со стержнями прямоугольной формы или решетки-дробилки.

Примечание. Решетки допускается не предусматривать в случае подачи сточных вод на очистные сооружения насосами при установке перед ними решеток с прозорами не более 16 мм или решеток-дробилок, при этом: длина напорного трубопровода не должна превышать 500 м; в насосных станциях предусматривается вывоз задержанных на решетках отбросов.

Механизированную очистку решеток от отбросов и транспортирование их к дробилкам предусмотривают при количестве отбросов 0,1м³/сут и более. При меньшем количестве отбросов устанавлтвают решетки с ручной очисткой. Отбросы с решеток собирают в контейнеры с герме-тически закрывающимися крышками и вывозят в места обработки твердых бытовых и промышленных отходов. Дробленые отбросы направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений. Пол здания решеток располагают выше расчетного уровня сточной воды в канале не менее чем на 0,5 м. Потери напора в решетках следует принимать в 3 раза большими, чем для чистых решеток. Для монтажа и ремонта решеток, дробилок и другого оборудования предусматривают установку подъемно-транспортного оборудования согласно СНиП 2.04.02-84.

Рис.1 Механизированная решетка

1. решетка; 2 - бесконечная цепь; 3 грабли

Рис.2 Решетка с ручной очисткой.

При расчете решеток в начале определяют общее число промежутков по формуле: n =К×g_max/(b·h_р· ν_p),

где К - коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граб-лями и задержанными загрязнениями и равный 1,05,

g_max- максимально возможный расход,

b- ширина прозора (0,016м),

h_р- глубина воды перед решёткой;

v _p - средняя скорость воды в прозорах (0,7÷1м/с); принимается обычно 0,8 м/с.

Общая ширина решётки В_р рассчитывается по формуле:

В_р = S(n – 1) + nb

, где S - толщина стержней.

Затем принимается число решёток N и ширина каждой из них по формуле: В₁=В_р/N.

Потери напора в решётках определяется по формуле:

h_р=ζ_p·n²·K/2g=b(S/b)^4/3sinφ×ν²·K/2g,

где ζ_р - коэффициент местного сопротивления решётки;

v - скорость движения воды в камере перед решёткой;

К- коэффициент учитывающий увеличение потери напора вслед-ствие засорения;

b зависит от формы стержней и принимаемый для стержней с прямоугольным сечением – 2,42 и с круглым сечением – 1,79;

φ – угол наклона решетки к горизонту.

Пример расчета решеток

Определить размеры решетки для очистной станции с максимальным расходом q =0,75 м³/сек при населении города 200000 жителей. Сточные воды подходят к очистной станции по каналу шириной 800 мм. При наполнении h_к = 0.87 м со средней скоростью n_к =1,08 м/сек. Решетка установлена под углом 60⁰ к дну канала. Расчет: Принимаем решетки с прозорами b = 0,016 м, стержнями из полосовой стали сечением S×L= 8 ×50 мм. Скорсть движения воды в решетке n_р = 0,8 м/сек. Глубину воды у решетки принимаем равной h_р = h_к = 0,87м. Число прозоров определяем по формуле: n = Кq/b·h_р·n_р=1,05·0,75/0,016·0,87·0,8 = 70 прозоров. Принимаем две решетки с числом прозоров 35 в каждой. Следовательно, ширина решетки по формуле: В_Р = S(n–1)+b·n = 0,008(35–1)+0,016·35 @ 0,8м.

Принимаем две рабочии механизированные решетки размером 800 × 1400 мм по типовому проекту и одну резервную решетку такого же типа. Общая ширина прозоров одной решетки составляет 0,56 м, что при наполнении канала 0,87 м дает площадь живого сечения решетки, равную 0,49м². При расходе воды, равном 0,375 м³/сек, скорость движения воды в каждой решетке составит 0,77 м/сек, что допустимо.

При проходе воды через решетку создается подпор h_Р = 0,12м, определяемый по формуле:

h_Р = [b(S/ b)^4/3 sinφ](n²·k/2g),

где n - скорость движения воды в канале перед решеткой в м/сек; k – коэффициент, учитывающий увеличение потери напора вследствие засорения решетки, который рекомендуется опреде-лять по формуле: k = 3,3·n_р (n_{р –} скорость в прозорах решетки);

b-коэффициент принимаемый по таблице 1.

Значение коэффициента b Таблица 1

Форма стержня	прямоугольная	круглая
b	2,42	1,79

S- толщина стржня в метрах;

b – ширина прозоров между стержнями решетки в метрах;

φ – угол наклона решетки к горизонту.

На эту величину нужно понизить дно камеры решетки по отношению к дну подводящего канала, т.е. устроить перепад по дну высотой 0,12 м. Количество отбросов, снимаемых с решетки, при норме загрязнений а=6 л/год на одного жителя и при объем-ном весе загрязнений в среднем 750 кг/м³ будет:

W = a·N/365·1000 = 6·200000/365000 @ 3,3м³/сутки, или 3,3·750@ 2500кг/сутки.

При таком количестве отбросов предусматривается их дробление, для чего принимается установка дробилки типа Д-3 производительностью 0,3 т/ч. В качестве резервной принимается такого же типа дробилка.

Песколовки

Песколовки применяют при производительности очистных сооружений свыше 100 м³/сут. с числом не менее двух, причем все песколовки или отделения должны быть рабочими.

Тип песколовки (горизонтальная, тангенциальная, аэрируемая) выбирают с учетом производительности очистных сооружений, схемы очистки сточных вод и обработки их осадков, характерис-тики взвешенных веществ, компоновочных решений и т. п.

Рис.3 Горизонтальная песколовка

а) продольный разрез; б) поперечный разрез

Рис.4 Песколовки с круговым движением воды:

1 - гидроэлеватор, 2 - трубопровод для отвода всплывающих примесей, 3 - желоб, 4 - за­творы с ручным приводом, 5 - подводящий лоток, 6 - пульпопровод, 7 - трубопровод для рабочей жидкости, 8 - камера переключения, 9 - устройство для сбора всплывающих при­месей, 10 - полупогружные щиты, 11 - отводящий лоток.

При расчете горизонтальных и аэрируемых песколовок определяют длину L_s, м, по формуле:

L_s= 1000·K_S·H·n_S/U₀,

где K_S- коэффициент, принимаемый по табл. 2;

H-расчетная глубина песколовки, м принимаемая для аэрируе-мых песколовок равной половине общей глубины;

n_S -скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл.2,3;

U₀ – гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.

Таблица 2

Диаметр задержи-ваемых частиц песка, мм	Гидравли-ческая крупность песка U0, мм/с	Значение КS в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине H аэрируемых песколовок
Горизон-тальные	аэрируемые
В:Н=1	В:H=1,25	В:Н=1,5
0,15	13,2		2,62	2,50	2.39
0,20	18,7	1,7	2,43	2,25	2,08
0.25	24,2	1,3	-	-	-

Таблица 3

Песколовка	Гидравл. круп-ность песка U0	Скорость движения сточных вод nS м/с, при притоке	Глуби-на Н, м	Кол-во песка, л/чел.-сут	Влажн. песка,%	Содержание песка в осад-ке, %
Минимальном	Максимальном
Горизонтальная	18,7-24,2	0,15	0,3	0,5-2	0,02		55-60
Аэрируемая	13,2-18.7	-	0,08-0,12	0,7-3,5	0,03	-	90-95
Танген-циальная	18,7-24,2			0,5	0.02		70-75

При проектировании песколовок по таблице 3 принимают:

а) для горизонтальных песколовок - продолжительность протее-кания сточных вод при максимальном притоке не менее 30 с;

б) для аэрируемых песколовок: установку аэраторов из дырчатых труб - на глубину 0,7 H, вдоль одной из продольных стен над лотком для сбора песка;

интенсивность аэрациии-3-5 м³ / (м².ч);

поперечный уклон дна к песковому лотку - 0,2-0,4;

впуск воды - совпадающий с направлением вращения воды в песколовке, выпуск - затопленный;

отношение ширины к глубине отделения- B:H=1:1,5;

в) для тангенциальных песколовок:нагрузку-110 м³/м² при максимальном притоке; впуск воды - по касательной на всей расчетной глубине; глубину - равную половине диаметра; диаметр - не более 6 м.

Рис.5 Тангенциальная песколовка с вихревой водяной воронкой

1 - осадочная часть, 2 - подвижный боковой водослив, 3 - телескопическая труба, 4 -рабочая часть, 5 - заглушка, 6 - шнек, 7 - отверстие для сброса отмытых органических за­грязнений, 8 - электродвигатель с редуктором, 9 - штуцер для отвода песка, 10 - подающий лоток, 11 - отводящий лоток

Удаление задержанного песка из песколовок всех типов предусматривают: вручную - при объеме его до 0,1м³/сут; механическим или гидромеханическим способом с транспортированием песка к приямку и последующим отводом за пределы песколовок гидроэлеваторами,

Рис.6 Гидроэлеватор

1 — нагнетательный трубопровод; 2 — всасывающий патрубок; 3 — сопло (насадка); 4 — смесительная камера; 5 — диффузор.

песковыми насосами и другими способами - при объеме его свыше 0,1м³/сут. Расход производственной воды q_h,л/с, при гидромеха-ническом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопро-вода со спрысками, укладываемого в песковый лоток) необхо-димо определять по формуле:

q_h = v_h·L_sc·b_sc,

где v_h - восходящая скорость смывной воды в лотке, принимаемая равной 0,0065 м/с;

L_sc -длина пескового лотка, равная длине песколовки за вычетом длины пескового приямка, м;

b_sc - ширина пескового лотка, равная 0,5 м.

Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод принимают - 0,02 л/(чел·сут), влажность песка 60%, объемный вес 1,5 т/м³. Объем пескового приямка следует принимать не более двухсуточного объема выпадающего песка, угол наклона стенок приямка к горизонту - не менее 60°. Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, предусмат-ривают площадки с ограждающими валиками высотой 1-2 м. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду направляют в начало очистных сооружений. Для съезда автотранспорта на песковые площадки устраивают пандус уклоном 0,12-0,2. Для отмывки и обезвоживания песка предусматривают устройство бункеров, приспособленных для последующей погрузки песка в мобильный транспорт.

Для поддержания в горизонтальных песколовках постоянной скорости движения сточных вод на выходе из песколовки предусматривают водослив с широким порогом.

Расчет песколовок

Для горизонтальных песколовок определяется необходимая площадь зеркала воды:

F=q_max/[(U²_o-w²)]^½,

где q_max – максималь-ный секундный приток сточных вод;

w- вертикальная турбу-лентность (w=0,05×ν).

Для песколовок с прямолинейным движеием определяется длина песко­ловки:

L=H·ν_max/[(U²_o-w²)]^½,

где ν –скорость потока при максимальном расходе сточных вод (не более 0,3 м/сек);

H-расчетная глу­бина песколовки;

U_o–гидравлическая крупность песка.

Ширина песколовки : В = F/L (м).

Количество задерживаемого осадка:

W_вес=1,5W_общт/сут.

Для песколовок с круговым движением диаметр:

D=[1000K_s·H·n_s/(π·U_o)]+b,

где b – ширина кольцевого желоба, принимается от 0,9 до 2,0 м в зависимости от рас­хода стоков.

Затем проверяется продолжительность протекания стоков (не менее 30 сек.), рассчитываются дополнительные геометрические характеристики песколовок и суточный объем песка. Расчет тангенциальных песколовок производфят по нагрузке до, пло­щади одной песколовки(110 м³/ м²час)

Аэрируемые песколовки

Аэрируемые песколовки применяют в тех случаях, когда требу- ется наиболее полное разделение примесей по крупности. Воздух способствует вращению воды и тем самым, повышается эффек-тивность осаждения. В горизонтальных аэрируемых песколовках вдоль одной из стен на расстоянии 45÷60мм от дна устанав-ливают аэраторы в виде перфорированных труб с отверстиями 3-5мм. Эти сооружения рассчитаны на скорость движения воды от 0,08 - 0,12 м/с. Отношение В/Н=1÷1,5. Общую глубину задают в пределах 0,7÷2,5 м. Интенсивность аэрации принимают

3 ÷ 5 м³/м²×час. При расчётах используют те же формулы, что и для горизонтальных песколовок: определяют длину L=H·ν·К_s/U_o и объем воздуха для аэрации: q = 4×В×L.

Пример 1 Горизонтальная песколовка

Определить размеры горизонтальной песколовки для очистки сточных вод города с населением 200000 жителей при q_max = 0,75 м³/сек и при q_min = 0,25 м³/сек. Глубина воды в подводящем канале при максимальном притоке h_l = 0,9 м. В песколовке должны быть задержаны частицы песка диаметром 0,25 мм. Их гидравлическая крупность по таблице 2 равна U₀ = 0,0242 м/сек. Расчет: Скорость в песколовке при максимальном расходе при-нимаем n_max=0,3м/сек. Для принятых условий вертикальная турбу-лентность w=0,05·n _max =0,05·300=15 мм/сек. Определяем скорость осаждения песка расчетной крупности по формуле:

U = [U₀² –(0,05n_max)²]^0,5 = [24,2² – 15²] ^0,5 = 19 мм/сек. Глубину проточной части песколовки Н_max при максимальном расходе принимаем равной h_l. Тогда длина песколовки по формуле: L =n_макс·Н/U =0,3·0,9/0,019=14,2 м. Принимаем длину песколовки L=15м по типовому проекту. Площадь зеркала воды песколовки: F=q_макс/U = 0,75/0,019 = 39,5м² и ширина песколовки: В = F/L = 39,5/15 = 2.6 м. Принимаем два рабочих и одно резервное отде-ление шириной b = 1,3м каждое. Произведем расчет стабили-зирующего водослива для условия: n_max=n_min = 0.3 м/сек: К =q_max:q_min = 0,75:0,25 = 3; Н_min=q_min/ В·n_min = 0,25:2,6·0,3 = 0,3 м. Перепад между дном песколовки и порогм водослива по формуле:

h_l = (Н_max-К^⅔·Н_min)/(К^⅔-1) = (0,9-3^⅔·0,3)/(3^⅔-1) @ 0,25 м.

Ширина водослива по формуле:

В=q_max/0,35Ö2g (h – Н_max)^⅔ = 0.75/0,35Ö29,81(0,25–0,9)^⅔ = 0,38 м.

Количество осадка при норме: а=0,02 л/сутки на одного человека: W_общ=N·а·t/1000м³/сутки = 200000·0,02·1/1000 = 4м³/сут или по весу W_вес = 1,5W_общ = 1,5·4 = 6т/сутки.

Потери напора при входе воды в песколовку и при выходе из нее определяется специальным расчетом; в среднем для горизонтальных песколовок они составляют 10–15 см.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: