Расчет очистных сооружений прудов-отстойников

Расчетный объем сточных вод следует определять как сумму дождевых вод и других вод, протекающих по коллектору дождевой канализации. Среднегодовые объемы дождевых вод (м³ с 1 га), поступающих на очистные сооружения можно определить по формуле:

W_d = 2,5· Н_ж · К_д, (4.5)

где Н_ж - среднегодовое количество дождевых осадков (мм), определяемое по данным ближайшей метеостанции; К_д - коэффициент, учитывающий объем дождевых вод, направленных на очистное сооружение, который принимается по таблице 4.5 в зависимости от значения q₂₀ в формуле (2.17).

Таблица 4.5

Зависимость коэффициента К₃, от q₂₀

q20, л\с с 1 га
Кд	0,9	0,8	0,78	0,7	0,65	0,53	0,45

Среднегодовое количество талых вод, направляемых на очистное сооружение, определяется по зависимости (м³ с 1 га):

, (4.6)

где средний многолетний слой весеннего стока (мм), определяемый по картам изолиний (см. рис. 2.9); К_в - коэффициент, учитывающий объем талых вод, поступающих на очистное сооружение, определяется по таблице 4.6.

Таблица 4.6

Значения коэффициента К_в от района весеннего стока

Вероятность превышения, Р,%	Значения коэффициента Кв для различных районов весеннего стока
	0,56	0,66	0,8	1,0
	0,47	0,56	0,69	0,77
	0,40	0,47	0,63	0,56
	0,35	0,41	0,54	0,47
	0,30	0,37	0,47	0,40

Карта районирования весеннего стока приведена на рис.4.12.

Формулой 4.6 учитывается, что часть воды от таяния снега (~ 20 %) не поступает на очистное сооружение, так как с городских территорий часть снега вывозится.

Для приближенных расчетов объем моечных вод можно принимать равным W_M= 150... 200 м³ с 1 га в год.

Необходимо отметить, что расходы и объемы дождевых вод, определяемые по вышеприведенным зависимостям, соответствуют водосборным бассейнам со средними условиями застройки, в которых площадь водонепроницаемых поверхностей (кровля, дороги, тротуары) составляет 35...45 %.

Рис. 4.12.Карта районирования весеннего стока

Для других условий застройки в выражение 4.5 вводятся коэффициенты К_з согласно таблице 4.7.

Таблица 4.7

Значения коэффициента К_з при доле (%) водонепроницаемых покрытий

Процент водонепроницаемых покрытий на водосборном бассейне
Кз	0,4	0,8	1,0	1,4	1,8	2,2

Приближенно среднегодовой объем вод с одного гектара, поступающий на очистное сооружение, равен

W_o = W_d + W_т + W_M, (4.7)

При известной площади водосбора можно определить объем воды, поступающей на очистное сооружение (м³/год):

, (4.8)

где F - площадь водосбора, га.

Параметры проточной части прудов-отстойников или очистных сооружений закрытого типа можно определить по следующим зависимостям:

; (4.9)

; (4.10)

; (4.11)

, (4.12)

где Q_p – расчетный расход сточных вод (расчетный расход коллектора), м³ /с; скорость воды в проточной части, которая не должна превышать 0,01 м/с; Т_от – время отстоя воды, для прудов-отстойников - не менее 2 ч, для сооружений закрытого типа- 1 ч.; – живое сечение проточной части, м²; h_np - глубина проточной части, м; В - ширина проточной части, м; l - длина проточной части, м; К_l – коэффициент, учитывающий увеличение длины за счет успокоительного участка, принимаемый равным 1,1... 1,2; L - общая длина проточной части и успокоительного участка, м.

Рекомендуется принимать ширину проточной части или отдельных секций для прудов - отстойников не более 40 м, а для сооружений закрытого типа не более 4 м. Расчетные параметры проточной части подвергаются расчетному обоснованию на осаждение твердых взвешенных частиц по следующим зависимостям:

; (4.13)

; (4.14)

, (4.15)

где и_ср – средняя скорость осаждения частиц, мм/с; Р_о – вертикальная составляющая скорости осаждения, мм/с; и₀ – гидравлическая крупность осаждаемых частиц, мм/с (обеспечивающая выпадение таких частиц), которая принимается в зависимости от диаметра частиц согласно таблицы 4.8.

Таблица 4.8

Значения гидравлической крупности для различных диаметров частиц

d, мм	u 0, мм/с	d, мм	u 0, мм/с	d, мм	u 0, мм/с
0,01 0,03 0,05 0,10 0,15 0,20 0,30 0,40	0,07 0,62 1,73 6,92 15,6 21,6 32,4 43,2	0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,50	54,0 64,8 73,2 80,7 87,5 94,4 125,6	2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00	152,9 176,5 192,5 208,5 222,5 236,5 249,5

Общая длина проточной и успокоительной частей или длина отсека для задержания нефтепродуктов должны быть проверены на всплытие нефтяных частиц по формуле:

(4.16)

где и_тin – скорость всплытия частиц нефтепродуктов, см/с; коэффициент, учитывающий турбулентность потока.

Длина очистного сооружения должна обеспечить всплытие частиц нефтепродуктов с крупностью 80... 100 мкм для прудов отстойников и 100... 120 мкм для сооружений закрытого типа. Соответственно скорость всплытия частиц нефтепродуктов при крупности (мкм):

120 – и_тin = 0,102 см/с;

100 – u_min = 0,071 см/с;

80 – и_тin = 0,0465 см/с.

Коэффициент принимается в зависимости от отношения v/и_тin

при v/и_тin = 20 – =1,75;

при v/и_тin =15 – =1,65.

При определении параметров очистного сооружения закрытого типа с фильтрами доочистки коэффициент следует принимать равным 1,2. Необходимо иметь в виду, что ширину отсека в прудах-отстойниках для задержания нефтепродуктов следует принимать не менее 6 м. Объем загрязнений, задержанных в очистных сооружениях за год, необходимо определять, исходя из начального содержания загрязнений в воде, принятой степени очистки и объема поступающей воды. Необходимо учитывать, что объем задержанных загрязнений следует отдельно определять для дождевых вод, а также других вод, направляемых на очистное сооружение. Объем твердого стока, поступающего в сооружение за год (м³с га), можно определить по зависимости:

, (4.17)

где С – начальное содержание взвешенных частиц, тонн на 1000 м³ воды; Э – степень очистки воды, в % от начального содержания частиц; W₀ - объем воды, поступающей на очистное сооружение за год, тыс. м³ с 1 га; у— плотность осадка, т /м³; F - площадь водосбора, га.

Глубину осадочной части h_oc (глубина осадка) сооружения необходимо определять по суммарному объему твердого стока от видов поступающих вод и чистоты очистки.

Как правило, расчеты ведут отдельно для периода весеннего снеготаяния (талые воды) и для теплого периода (дождевые и моечные воды). При работе очистных сооружений в зимний период необходимо учитывать объем твердого стока, поступившего в сооружения за это время. Наряду с этим следует учитывать неравномерность слоя осадка в сооружении по площади. Полученную глубину осадочной части рекомендуется увеличить на 30 %. Полная глубина сооружения определяется как сумма глубины осадочной и прочной частей:

h_n= h_oc+ h_np (4.18)

Запас над расчетным уровнем воды принимается равным:

- для прудов - отстойников – 0,5 м;

- для сооружений закрытого типа – 1,0 м.

Из гидравлических расчетов следует, что сумма всех потерь напора при прохождении расчетного расхода воды от распределительной камеры на коллекторе до выпуска в низовой участок коллектора или в водоем не должна превышать разности горизонтов воды в указанных местах. Потери напора определяются по известным гидравлическим зависимостям для местных сопротивлений и по длине (если такие участки имеются), притом потери напора в мусоро- и нефтеуловителях при скорости течения воды 0,01 м/с и меньше можно не учитывать, а потери напора в фильтрах сооружений закрытого типа следует принимать ориентировочно в пределах 0,125...0,50 м.