ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Расчет тонкослойных отстойников

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра "Технические средства аквакультуры"

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

№1 «Оборудования для механической очистки сточных вод. Расчет песколовки и отстойников»

по дисциплине "Процессы и аппараты защиты водной среды"

Ростов-на-Дону

Составитель: доцент Коханов Ю.Б.

УДК 66.01/07(075.8)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №1 «Оборудования для механической очистки сточных вод. Расчет песколовки и отстойников» по дисциплине "Процессы и аппараты защиты водной среды". – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2015. – 5 с.

Предназначена для студентов специальности 111400 «Водные биоресусы и аквакультура» очной формы обучения

Печатается по решению методической комиссии факультета «Безопасность жизнедеятельности и инженерная экология».

Рецензент – канд. биол. наук, доц. М.В. Коваленко

Научный редактор – д-р геогр. наук проф. Г.Г. Матишов

Цель работы: Приобретение навыков выбора и расчета песколовок и отстойников.

Общие положения

Гидросфера – это совокупность океанов, морей, озер, рек, прудов, болот, подземных вод, ледников и водяных паров атмосферы. Обычно в воде находятся различные примеси органического и неорганического происхождения. Источниками загрязнения водных объектов являются промышленность, сельское хозяйство, города, транспорт. Число загрязнителей достигает 2500. До 80% всех заболеваний связано с качеством потребляемой воды.

Основные пути решения проблемы защиты водных объектов являются очистка сточных вод от загрязнения, обеспечение режима и регулирования качества воды, создание оборотных и замкнутых систем водоснабжения. Качество воды характеризуется органолептическими (цвет, запах, привкус, мутность), гидрохимическими (pH, растворенный кислород, минерализация, биогенные элементы, железо), микробиологическими показателями и содержанием токсинов. Критерием качества воды является значение:

n	Cфi	,

i 1 ПДКi

где Сфi – фактическая концентрация i-го вещества в воде, мг/л; ПДКi – пре-дельно-допустимая концентрация этого вещества в воде, мг/л, n – количество веществ данной группы.

Нормативом поступления веществ в водный объект является ПДС – пре-дельно допустимый сброс массы вещества за единицу времени, г/с:

ПДС=qCПДС,

где q – расход сточных вод, м3/с; CПДС – разрешенная концентрация вредного вещества в сточной воде, г/м3.

Механическая очистка воды применяется для выделения из воды нерас-творенных минеральных и органических примесей. В большинство случаев механическая очистка является предварительной (грубой) очисткой, перед другими методами. Для удаления из воды взвешенных частиц применяют процеживание, отстаивание, центрифугирование, фильтрование. Выбор мето-да зависит от размера частиц примесей, физико-химических свойств и кон-центрации взвешенных частиц, расхода сточных вод и степени очистки.

Перед подачей сточных вод на механическую очистку их могут направлять в усреднители, которые регулируют состав и расход сточных вод, так как состав и расход сточных вод значительно изменяется в течение суток. Усреднители либо дифференцируют поток, либо перемешивают отдельные потоки.

Процеживание – первичная стадия обработки сточных вод для извлечения из них крупных нерастворимых примесей, а также волокнистых фракций, которые препятствуют нормальной работе очистительных сооружений. Для этого сточные воды пропускают через решетки (сита) и волокноуловители, перед отстойниками.

Отстаивание – осаждение взвешенных частиц под воздействием гравитационных сил. Отстаивание осуществляется в песколовках и отстойниках. Песколовки устанавливаются перед отстойниками, для выделения тяжелых минеральных примесей (песка), что упрощает эксплуатацию отстойников и сооружений по обработке осадка. Время пребывания воды в песколовках составляет 0,5-2 мин. Обезвоженный песок можно использовать в строительстве.

Отстойники делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальный отстойник с центральной трубой для впуска воды состоит из цилиндрической и конической частей и центральной трубы для впуска воды. Последняя модификация вертикальных отстойников – радиальные отстойники, отличаются радиальной конфигурацией и наличием скребкового механизма. Вертикальный отстойник с периферийным впуском воды представлен на рис. 6.2. Ем-кость отстойников чаще всего рассчитывается на 1,5 ч, во время которого вы-падает 40-60% взвешенных веществ. Эффективность очистки можно повы-сить, увеличивая скорость осаждения частиц путем их укрупнения коагуля-цией и флокуляцией или уменьшением вязкости воды нагреванием.

Расчет отстойников подлежит производить по гидравлической крупности частиц взвеси, выделение которых обеспечивает необходимый эффект очистки. В качестве примера приведенная методика расчета горизонтального и тонкослойного отстойников.

Данные для расчета горизонтальных отстойников:

В – ширина отстойника или его секции, принимается в пределах 3-9 м;

u₀ – гидравлическая крупность, составляет 1-0,05 мм/с при эффекте удале-ния взвесей Э (%) от 25 до 85 %;

t_р – расчетное время пребывания воды в отстойнике, t_р = 1-3 ч;

Н₀ – высота зоны отстаивания, Н₀ = 2-3 м.

Суммарную площадь горизонтальных отстойников определяют по формуле:

(4.19)

(4.20)

где Q_оч – расчетный расход сточных вод, м³/ч;

u₀ – скорость выпадения (всплытия) примесей (взвешенных веществ, нефтепродуктов и т.д., задерживаемых отстойником (гидравлическая крупность), мм/с;

α – коэффициент, учитывающий вертикальной составляющей скорости потока;

v_ср – скорость движения воды в отстойнике, принимается в пределах 5-7 мм/с, при расчете его на удаление взвесей с u₀ ≥ 0,55 мм/с и 3-5 мм/с при расчете на удаление взвесей с u₀ ≥ 0,4 мм/с.

Длина отстойника L₀ (м):

(4.21)

Общая ширина отстойников В (м) определяется по формуле:

В = F₀/L₀; (4.22)

После определения величины В определяется фактическая скорость (v_ср, мм/с) в проточной части отстойников:

, мм/с. (4.23)

Ширина (В ) принимается 3-9 м, а длина не более 10Н₀. Расчетное количество отстойников или секций не менее двух.

При расчете осадочной части отстойника следует исходить из расчетного накопления осадка и принятой частоты его удаления.

В отстойниках для механической очистки поверхностного стока, как в нефтеловушках и в первичных отстойниках городских очистных сооружений, должны быть предусмотрены устройства для задерживания и периодического удаления всплывающих примесей (в основном нефтепродуктов и масел) и накапливающегося осадка. Удаляемые с поверхности отстойника всплывающие примеси отводятся в сборники, где выдерживаются в течение нескольких суток для отделения нефтепродуктов. Частично осветленные и обезвоженные нефтепродукты, в зависимости от их качества, должны направляться на утилизацию или сжигание, а отделившаяся вода или шлам возвращаться в отстойник.

Расчет тонкослойных отстойников

Перед началом расчета тонкослойных отстойников, которые работают по противоточной схеме (рис. 4.1), принимают: высоту яруса по вертикали h_в, угол наклона пластин к горизонту α, скорость движения потока в межполочном пространстве v, количество секций N^ф и строительную ширину одной секции отстойника B. Высоту яруса по вертикали h_в принимают 0,2-0,025 м (при высоких начальных концентрациях взвешенных веществ рекомендуется принимать большие значения). Для лучшего сползания осадка с поверхности пластин или труб их целесообразно устанавливать в блоках под углом α = 55-60⁰. Скорость движения потока v в межполочном пространстве принимают не больше 10 мм/с. Ширину тонкослойного отстойника B_bl принимают конструктивно (2-6 м), исходя из строительной ширины секции отстойника B, размеров материала листов блоков и условий их монтажа. Количество секций отстойника N^ф должно быть не меньше двух (если принять минимальное число отстойников (N^ф= 2), то максимальный расчетный расход очищаемых сточных вод следует увеличить в 1,2-1,3 раз).

Рис. 4.1 – Схема тонкослойного отстойника

Длина пластин тонкослойного блока должна составить:

L_bl = v∙ h_н∙ K_з/u₀, м, (4.24)

где K_з = 1,2-1,5 – коэффициент запаса.

Гидравлическая крупность частичек занавеса u₀, которые подлежат задержанию в тонкослойных отстойниках, должна определяться в слое, равном высоте яруса h_в. При отсутствии таких данных при очистке городских сточных вод для расчетов можно принимать u₀ = 0,15-0,2 мм/с.

Далее определяют фактическую производительность одной секции отстойника по формуле:

q_set^ф = Q/N^ф, м³/ч. (4.25)

Высота яруса отстойника по нормали составляет:

H_н = h_в∙ cos α, м, (4.26)

а количество ярусов в отстойнике:

n = H_bl / h_н, шт. (4.27)

Высота пластин тонкослойного блока (см. рис. 4.1), которая определяется по формуле:

h₂ = L_bl sin α, м, (4.28)

не должна превышать 1-2 м.

При определении строительной высоты отстойника, кроме высоты пластин h₂, также учитывают: высоту борта отстойника h_б = 0,3 м, высоту слоя воды над полками h₁ = 0,1-0,5 м, высоту зоны, от которой зависит равномерность распределения воды между ярусами h₃ = 0,2-0,5, высоту нейтрального слоя h₄ = 0,1-0,2 м, а также высоту слоя осадка h₅ = 0,3 м.

Основные конструктивные размеры тонкослойных отстойников торцевого типа НИИ КВОВ АКХ рекомендует определять по следующим формулам:

площадь сечения отстойника , м²:

ω = Q/3,6 v_bl; (4.29)

общая длина отстойника , м:

L = l₁ + l_bl + l₂; (4.30)

общая ширина отстойника , м:

B = ω/H_bl, (4.31)

где Q - расчетный расход, м³/ч;

v_bl - средняя скорость рабочего потока, мм/с;

l₁ - длина приемной камеры, принимается 1-1,5 м;

l_bl - длина тонкослойных элементов, принимается 1,5-3 м;

l₂ - длина выходной части отстойника, принимается 0,5-1 м;

H_bl - высота тонкослойных блоков, принимается 1-1,5 м.

Средняя скорость рабочего потока в зависимости от требуемой степени очистки поверхностного стока городских территорий от взвешенных веществ, иными словами, эффекта осветления, при принятой длине тонкослойных элементов принимается по прил. 6.

Определив конструктивные размеры тонкослойного отстойника исходя из обеспечения необходимой степени очистки по взвешенным веществам, следует провести поверочный расчет эффективности очистки поверхностного стока от нефтепродуктов. При этом эффективность задержания нефтепродуктов в тонкослойном отстойнике, в зависимости от длины тонкослойных элементов и скорости движения жидкости, проверяется по прил. 7.

Количество осадка Р_ос, м³/ч, выделяемого в отстойных сооружениях, следует определять исходя из концентрации взвешенных веществ в поступающем стоке С₀ и концентрации взвешенных веществ в отстойном стоке С_оч по формуле:

Р_ос = Q(С₀ – С_оч) / (100 – b)∙ γ∙ 10⁴, (4.32)

где Q – расход сточных вод, м³/ч;

b – влажность осадка, (50-60 %);

γ – плотность осадка, (2-2,3г/см³).

Контрольные вопросы

1. Как можно определить плотность газовоздушной смеси?

Редактор А.А. Литвинова

ЛР №…. от…….. В набор ….20__. В печать ….20__.

Офсет. Объем 0,8 усл.п.л., 0,7уч.-издл. Формат 60 х 84/16.

Бумага тип №3 . Заказ №… .Тираж 100 . Цена …

Издательский центр ДГТУ

______________________________________________

Адрес университета и полиграфического предприятия:

344010. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1