2.5 Отстойники.

Отстойники предназначены для выделения из воды основной массы взвеси гравитационным осаждением частиц, имеющих плотность большую чем плотность воды. Осаждение взвеси в отстойниках происходит при непрерывном движении воды от входа в отстойник к его выходу.

Для осаждения взвеси используют горизонтальные , вертикальные, в отдельных случаях радиальные отстойники.

Содержание взвешенных веществ после отстойниках должно быть не более 8…15 мг/л.

Если скорость выпадения взвеси U₀ > V, то в отстойнике задерживаются частицы.

Расчёт горизонтальных отстойников.

При расходах воды более 30 000 м³/сут с исходной мутностью до 1500 мг/л и цветностью 120°, применяют горизонтальные отстойники (рисунок 2.7).

Площадь отстойника в плане:

, м² (2.50)

где - коэффициент объемного использования отстойников, принимаемый равным 1,3;

U₀ – скорость выпадения взвеси, мм/с (принимается по таблице 2.3).

Расчётная ширина отстойника:

B = , м (2.51)

где V_ср – средняя расчётная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника принимается равной 6-8 мм/с для маломутных вод, средней мутности 7-10 и мутных 9-12 мм/с) ;

N – число отстойников, шт;

H_ср – средняя глубина зоны осаждения, м; принимают H_ср - = 3 – 3,5м.

Рисунок 2.7 – Схема горизонтального отстойника: 1 – подача воды; 2 – дырчатые распределительные перегородки; 3 – выпуск осветлённой воды; 4 – приямок; 5 – удаление осадка.

При ширине больше 6 м. каждый из них делят перегородками на коридоры шириной 3…6 м. (соответственно шагу колонн).

Расчётная длина отстойника:

L=F_­общ/(B/N), м. (2.52)

Рабочая глубина отстойника равна :

H_р = H_ср + h_ос , м (2.53)

где h_ос – высота зоны накопления и уплотнения осадка, м

С учетом высоты строительного борта полная высота отстойника составит:

H = H_p + h_стр , м (2.54)

где h_стр – высота строительного борта, м.

При принятой высоте в зоне накопления и уплотнения осадка (h_ос = 1,0 – 1,5 м) объём осадочной части составит:

W_ос.ч. = 0,7 ·F₁· h_ос , м³ (2.55)

где 0,7 – коэффициент, учитывающий снижение объёма зоны накопления и уплотнение осадка в следствии призматичности днища;

F₁ – площадь одного отстойника в плане, равна:

F₁ = B · L , м²

Период работы отстойника между сбросами осадка определяется по формуле:

, ч (2.56)

где - количество рабочих отстойников, шт;

– мутность воды, выходящей из отстойника, принимается от 8 до 15 г/м³;

- средняя по всей высоте осадочной части концентрация твёрдой фазы осадка, г/м³ в зависимости от мутности воды и продолжительности интервалов между сбросами принимаемыми по таблице 2.4;

– концентрация взвешанных веществ в воде, поступающих в отстойник (с учётом мутности и цветности исходной вод, нерастворимых веществ, вводимых с реагентами), г/м³.

При обработке исходной воды коагулянтами совместно с флокулянтами среднюю концентрацию твёрдой фазы в осадке надлежит принимать не 25 % больше для маломутных цветных вод и на 15% для вод средней мутности.

Таблица 2.4 – Средняя концентрация твёрдой фазы осадочной части отстойника

Мутность исходной воды, мг/л.	Применяемые реагенты	Средняя по высоте осадочной части отстойника концентрация твердой фазы в осадке, г/м3 , при интервалах между сбросами, ч
		6	12	24 и более
до 50	коагулянт	9000	12000	15000
св. 50 до 100	коагулянт	12000	16000	20000
св. 100 до 400	коагулянт	20000	32000	40000
св. 400 до 1000	коагулянт	35000	50000	60000
св. 1000 до 1500	коагулянт	80000	100000	120000
св. 1500	флокулянт	90000	140000	160000
св. 1500	без реагентов	200000	250000	300000

Объём зоны осаждения одного отстойника составит:

, м³ (2.57)

Время пребывания воды в отстойнике:

, (2.58)

где - рабочий объем одного отстойника, м³

, м³

Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком, определяется с учётом коэффициента разбавления (K_p = 1,5) при продолжительности сброса осадка (t_c = 20 – 30 мин.)

, м³/с (2.59)

Для удаления осадка принимаются асбестоцементные трубопроводы с расстоянием между осями 3м., от стен 1,5м.

При расчётном расходе на одну трубу скорость движения воды с осадком в конце трубы составит:

, м/с (2.60)

Осадок поступает в трубы через отверстия при отношении площади отверстий к общей площади сечения трубы 0,5 – 0,7. Тогда суммарная площадь отверстий в одной трубе составит:

, м² (2.61)

Количество отверстий (d₀ не менее 25мм) составляет:

, шт.

Отверстия располагаются в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси труб, шаг отверстий:

, м. (2.62)

Скорость движения осадка в отверстиях определяется по формуле :

, м/с. (2.63)

Выпуск шлама из отстойников производится по уровню осадка, контролируемого регулирующим устройством типа СУ – 102.

Сбор осветлённой воды предусматривается системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями. Длина желобов 2/3 длины отстойника. В каждом отстойники по 2два желоба, расстояние между осями 3м.

Вертикальные отстойники с водоворотными камерами хлопьеобразования.

Вертикальные отстойники рекомендуется принимать в качестве первой ступени очистки на станциях производительностью до 5 тыс. м³/сутки , при мутности исходной воды до 1500 мг/л и цветности до 120 градусов (рисунок 2.8)

Сооружение круглое или квадратное в плане, в центре встроенная камера хлопьеобразования водоворотного типа. В верхнюю часть поступает вода и через сопла по касательной разбрызгивается, создаётся вращательное движение, за счёт него перемешивается вода, двигается сверху вниз, достигая гасителя, скорость гасится и вода переходит в отстойник. При малых скоростях восходящего потока взвеси выпадают в осадок.

Расчётная площадь зоны осаждения должна соответствовать наименьшему расходу:

, м² (2.64)

где - расчётная скорость восходящего потока, мм/с;

N – количество рабочих отстойников, шт;

– коэффициент, учитывающий объёмное использование отстойника, величина которого принимается 1,3 – 1,5 (нижний предел – при отношении диаметра камеры к высоте отстойника =1, верхний – при 1,5) складывается из площади зоны осаждения и встроенной камеры хлопьеобразования, общая площадь составит:

, м² (2.65)

при времени пребывания воды в камере t = 15 – 20 мин. и её высоте H_k = 3,5 – 4м. площадь камеры определяется по формуле:

, м² (2.66)

Если камера круглая, то диаметр её в чистоте составит:

, м (2.67)

Рисунок 2.8 – Вертикальный отстойник со встроенной водоворотной камерой хлопьеобразования: 1 – корпус отстойника; 2 – подача воды от смесителя; 3 – сопла; 4 – отводящий переферийный желоб; 5 – отвод осветленной воды на фильтры; 6 – зона осаждения; 7 – камера хлопьеобразования; 8 – гаситель; 9 – осадочная часть; 10 – выпуск осадка.

Диаметр трубы, подводящей воду к камере определяется при скорости 0,7 – 1 м/с, скорость выхода воды из сопел принимают 2-3 м/с.

Потеря напора в сопле:

, м (2.68)

где ξ – коэффициент сопротивления, принимаемый 1,18 ;

V – скорость выхода воды из сопла, м/с.

Диаметр отстойника:

, м (2.69)

Высота конической части отстойника равна:

, м (2.70)

где d₁ – диаметр приямка осадочной части;

α = 70 – 80 ° - угол наклона стен в зоне накопления и уплотнения осадка вертикального отстойника для сползания выпавшего осадка.

Полная высота отстойника с учетом высоты строительного борта равна:

, м (2.71)

Конусная часть отстойника является его осадочной частью, объём которой:

, м³ (2.72)

где - количество взвешенных веществ в воде, поступающих в отстойник с учётом коагулянта и времени уплотнения осадка 8 ч;

- концентрация взвеси в осветлённой воде, ;

T – период действия между сбросами осадка /ч;

средняя концентрация уплотнённого осадка, кг/м³, принимаем =29 кг/м³

Для сбора осветлённой воды предусматриваются перефирийные кольцевые желоба с затопленными отверстиями.