Практическая работа № 12 Расчет коридорного осветлителя со взвешенным слоем осадком с вертикальным осадкоуплотнителем

Цель работы – ознакомиться с процессом осветления, изучить принципы расчета параметров очистных сооружений и закрепить теоретические знания.

Общие сведения

Осветлители со взвешенным осадком используются для удаления из воды коллоид­ных и взвешенных примесей после обработки воды коагулянтами и флокулянтами.

Применение осветлителей вертикального типа со взвешенным осадком наиболее целесообразно на водоочистных станциях с производительностью не менее 5000 м³/сут для осветления и обесцвечивания воды с содержанием взвешенных веществ до 2500 мг/л и любой цветностью.

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.

По месту расположения осадкоуплотнителей различают осветлители с вертикаль­ными, поддонными осадкоуплотнителями и осадкоуплотнителями в нижней части зо­ны осветления. Они выполняются открытыми или напорными.

Рассмотрим расчет коридорного осветлителя со взвешенным осадком с вертикаль­ным осадкоуплотнителем, представленного на рисунке 2.11. Расчет ведется для двух периодов года.

Среднюю концентрацию взвешенных веществ в воде, поступающей на осветлитель определяют по формуле:

, мг/л,

где М - мутность исходной воды, мг/л; k_к- переводной коэффициент, равный для очи­щенного сернокислого алюминия 0,5; для неочищенного сернокислого алюминия 1; для нефелинового коагулянта 1,2; для хлорного железа 0,7; Д_к - доза коагулянта в пересчете на безводный продукт, мг/л из табл. 2; Ц - цветность исходной воды, град; В_н - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, мг/л.

Рисунок 2.11 - Коридорный осветлитель со взвешенным осадком с вертикальным осадкоуплотнителем: 1 - коридоры-осветлители; 2 - осадкоуплотнитель; 3 - подача исходной воды; 4 - сборные карманы для отвода осветлен­ной воды; 5 - отвод осадка из осадкоуплотиителя; 6 - отвод осветленной воды из осадкоуплотиителя; 7 - осадкоприемные окна с козырьками

Общую площадь осветлителя определяют по формуле:

, м²

где F_осв - площадь зоны осветления, м ²; F_отд - площадь зоны отделения осадка, м².

Площадь одного осветлителя в плане не должна превышать 100÷150 м². В зависи­мости от этого принимается расчетное количество осветлителей.

, м²;

,м²

где К_р.в. - коэффициент распределения воды между зонами осветления и отделения осад­ка, принимаемый по таблице 2.8.

Таблица 2.8 -Значения коэффициента распределения воды между зонами осветления и отделения осадка

Мутность воды, поступающей в ос­ветлитель, мг/л	Скорость восходящего потока в зоне осветления vос, мм/с		Коэффициент распределения воды, Кр.в.
	в зимний период	в летний период
От 50 до 100	0,5-0,6	0,7-0,8	0,7-0,8
100-400	0,6-0,8	0,8-1,0	0,8-0,7
400-1000	0,8-1,0	1,0-1,1	0,7-0,65
1000-1500 и больше	1,0-1,2	1,1-1,2	0,65-0,6

Площадь каждого из двух коридоров осветлителя определяется по формуле:

,м²

где N - количество осветлителей, шт.

Ширина коридора В_кор принимается в соответствии с шагом балок (3 и 6 м). Зная ширину и площадь коридора можно определить его длину l_кор.

Площадь осадкоуплотнителя определяется по формуле:

, м²

Ширину осадкоуплотнителя – b_о.у. определяют исходя из его площади исходя из его площади f_о.у. и длины коридора l_кор.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка определяется по формуле:

,м³,

где q - часовой расход воды, м³/час; T - время уплотнения осадка, час (принимается в пределах 2÷6 ч); С_ср - содержание взвешенных веществ, поступающих с водой в освет­литель, мг/л; М_осв - мутность воды, выходящей после осветлителя, принимается равной 8÷15 мг/л; δ_ср - средняя концентрация осадка в осадкоуплотнителе, мг/л, принимаемая по таблице 2.9

Таблица 2.9

Мутность исходной воды, мг/л	Доза безводного коагулянта для обработки мутных вод, мг/л	Средняя по высоте осадочной части отстойника концентрация твердой фазы в осадке, г/м3, при интервалах между сборами осадка, ч
		6	12	24 и более
до 100	25-30	9000	12000	15000
от 100 до 200	30-40	12000	16000	20000
от 200 до 400	35-45	20000	32000	40000
от 400 до 600	45-50	35000	50000	60000
от 600 до 800	50-60	80000	100000	120000
от 800 до 1000	60-70	90000	140000	160000
от 1000 до 2000	70-80	200000	230000	300000

Удаление осадка следует производить без остановки осветлителя с помощью дыр­чатых труб, расположенных по продольной оси дна осадкоуплотнителя.

Расход, пропускаемый через каждую осадкосбросную трубу, определяется по фор­муле:

,м³/час

где t- время отведения накопившегося осадка (не более 15÷20 мин), час.

При скорости движения разбавленного осадка в трубе v и расходе Q_осад можно оп­ределить диаметр осадкосбросной трубы. Скорость в дырчатых отверстиях трубы v₀ должна быть не более 3 м/сек, скорость движения разбавленного осадка в трубах - 1 м/с. Диаметр одного отверстия в трубах принимается не менее 20 мм, расстояния между отверстиями - 300...500 мм.

Общая площадь всех отверстий определяется по формуле:

,м²

Зная общую площадь отверстий и площадь одного отверстия, определяют их коли­чество.

Относительный расход сбрасываемой с осадком воды (в % от общего расхода) оп­ределяется по формуле:

,

где К_р - коэффициент разбавления осадка, равный 1,2÷2,5.

Подача воды в осветлитель осуществляется с помощью телескопического дырчато­го коллектора, диаметр которого определяется исходя из расхода воды в одном коридо­ре осветлителе и скорости движения воды на входе в коллектор (равный 0,5-0,6 м/с). От­верстия в коллекторе принимаются диаметром не менее 15-25 мм и располагаются в нижней части трубы под углом 45° к ее оси.

Скорость выхода воды из отверстий 1,5-2,0 м/с.

Зная скорость выхода из отверстий – v₀ м/с и расход воды в одном коллекторе – q_кол м³/с, можно определить общую площадь всех отверстий:

, м².

Количество отверстий определяется по формуле:

,

где f₀^/ - площадь одного отверстия, м².

Сбор осветленной воды в коридорах осветлителя осуществляется водосборными желобами с затопленными отверстиями.

Расход воды в одном желобе определяется по формуле:

, м³/ч,

где К = 0,6÷0,8 - коэффициент распределения воды.

Ширина желоба определяется по формуле:

, м,

где q_ж - секундный расход воды в одном желобе, м³/с.

Площадь живого сечения желоба определим по формуле:

, м²,

q_ж - расход воды в одном желобе, м³/ч; v - скорость движения воды в желобе (при­нимается 0,5-0,6 м/с).

Высоту слоя воды в желобе определяется по формуле:

,м.

Для отвода избыточного осадка из зоны осветления в осадкоуплотнитель служат осадкоприемные окна, площадь которых с каждой стороны осадкоуплотнителя определяется по скорости движения в них воды с осадком и расходу, определяемому по фор­муле:

, м³/ч

где К=0,6-0,8 - коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем.

Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны определяется по формуле:

,м²,

где v_ос-10-15 мм/с - скорость движения воды с осадком;

Общая длина окон с каждой стороны осадкоуплотнителя определяется по формуле:

, м,

где h_ок- высота окон, принимаемая равной 0,1-0,3 м.

Приняв число окон, определяют размеры каждого окна и расстояния между ними. Полная высота осветлителя определяется по формуле:

, м, , м,

где W - объем воды, накапливаемый за время (30 мин) промывки одного фильтра, м³; F -суммарная площадь осветлителей; h_верт - высота зоны взвешенного осадка выше пере­хода наклонных стенок осветлителя в вертикальные, м; h_верт =1,0-1,5 м (большие значе­ния для цветных вод, меньшие - для мутных). Высота пирамидальной части осветлите­ля определяется по формуле:

, м

где а - ширина коридора понизу (под распределительным коллектором), а=0,1÷0,5 м; - угол между наклонными стенками нижней зоны взвешенного осадка; α=60-70°; В_кор - ширина коридора поверху, м.

Сбор осветленной воды из верхней части осадкоуплотнителя осуществляется с по­мощью дырчатых труб, располагаемых на 30 см ниже поверхности воды в осветлителе.

Исходные данные:

• расход сточных вод q= 5500+100·N, м³/час, N – номер по журналу;

• мутность исходной воды М = 150+50·N, мг/л;

• скорость восходящего потока в зоне осветления v_ос, мм/с из таблицы 1 для четных N – в летний период, для нечетных – в зимний период.

Сделать выводы.