Расчет песколовки по СНиП 2.04.03-85

6.26. Песколовки необходимо предусматривать при производительности очистных сооружений свыше 100 м³/сут. Число песколовок или отделений песколовок надлежит принимать не менее двух, причем все песколовки или отделения должны быть рабочими.

Тип песколовки (горизонтальная, тангенциальная, аэрируемая) необходимо выбирать с учетом производительности очистных сооружении, схемы очистки сточных вод и обработки их осадков, характеристики взвешенных веществ, компоновочных решений и т. п.

6.27. При расчете горизонтальных и аэрируемых песколовок следуют определять их длину L_s, м, по формуле

(17)

где K_s -коэффициент, принимаемый по табл. 27;

H_s -расчетная глубина песколовки, м, принимаемая для аэрируемых песколовок равной половине общей глубины;

v_s -скорость движения сточных вод, м/с, принимаемая по табл. 28;

u ₀ -гидравлическая крупность песка, мм/с, принимаемая в зависимости от требуемого диаметра задерживаемых частиц песка.

Таблица 27

Диаметр задерживаемых частиц песка, мм	Гидравлическая крупность песка u ₀, мм/с	Значение K_s в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине Н аэрируемых песколовок
горизонтальные	аэрируемые
В:Н = 1	В:Н = 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 28

Песколовка	Гидравлическая крупность песка u ₀, мм/с	Скорость движения сточных вод v_s, м/с, при притоке	Глубина Н, м	Количество задерживаемого песка, л/чел.-сут	Влажность песка, %
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
Тангенциальная	18,7-24,2	-	-	0,5	0,02		70-75

6.28. При проектировании песколовок следует принимать общие расчетные параметры для песколовок различных типов по табл. 28:

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

б) для аэрируемых песколовок:

установку аэраторов из дырчатых труб-на глубину 0,7 H_s 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- В:Н = 1:1,5;

в) для тангенциальных песколовок:

нагрузку-110 м³/(м² × ч) при максимальном притоке;

впуск воды-по касательной на всей расчетной глубине;

глубину-равную половине диаметра;

диаметр-не более 6 м.

6.29. Удаление задержанного песка из песколовок всех типов следует предусматривать:

вручную-при объеме его до 0,1 м³/сут;

механическим или гидромеханическим способом с транспортированием песка к приямку и последующим отводом за пределы песколовок гидроэлеваторами, песковыми насосами и другими способами-при объеме его свыше 0,1 м³/сут.

6.30. Расход производственной воды q_h, л/с, при гидромеханическом удалении песка (гидросмывом с помощью трубопровода со спрысками, укладываемого в песковый лоток) необходимо определять по формуле

(18)

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.

6.31. Количество песка, задерживаемого в песколовках, для бытовых сточных вод надлежит принимать 0,02 л/(чел×сут), влажность песка 60 %, объемный вес 1,5 т/м³.

6.32. Объем пескового приемка следует принимать не более двухсуточного объема выпадающего песка, угол наклона стенок приямка к горизонту-не менее 60°.

6.33. Для подсушивания песка, поступающего из песколовок, необходимо предусматривать площадки с ограждающими валиками высотой 1-2 м. Нагрузку на площадку надлежит предусматривать не более 3 м³/м² в год при условии периодического вывоза подсушенного песка в течение года. Допускается применять накопители со слоем напуска песка до 3 м в год. Удаляемую с песковых площадок воду необходимо направлять в начало очистных сооружений.

Для съезда автотранспорта на песковые площадки надлежит устраивать пандус уклоном 0,12-0,2.

6.34. Для отмывки и обезвоживания песка допускается предусматривать устройство бункеров, приспособленных для последующей погрузки песка в мобильный транспорт. Вместимость бункеров должна рассчитываться на 1,5-5-суточное хранение песка. Для повышения эффективности отмывки песка следует применять бункера в сочетании с напорными гидроциклонами диаметром 300 мм и напором пульпы перед гидроциклоном 0,2 МПа (2 кгс/см²). Дренажная вода из песковых бункеров должна возвращаться в канал перед песколовками.

В зависимости от климатических условий бункер следует размещать в отапливаемом здании или предусматривать его обогрев.

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

Лекция №10. (продолжение лекции №9)

Рис. 10.1 Отстойник

1- Камера хлопьеобразования; 2- скребковое устройство.

Отстойники применяются для накапливания различных веществ, прежде всего сточной воды.

Пример расчета:

1) Находим площадь осаждения: , где: q – расчетный расход воды,

U0 – скорость выпадения взвеси, – коэффициент объемного исп-я отстойников.

2) Длину отстойников определяют по формуле: L = (Hср*Vср)/Uо, где

Hср – средняя высота зоны осаждения, м;

Vср – расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника.

3) При гидравлическом удалении осадка объем зоны накопления и уплотнения осадка определяется из формулы: Tр=Wос.ч.*Nр*δ/q(Cв-Mосв), где:

Wос.ч – объем зоны накопления осадка,

δ – средняя по всей высоте осадочной части концентрация твердой фазы в осадке,

Mосв – мутность воды, выходящей из отстойника,

Cв – концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих в отстойник.

Пример.

Определить наибольший средний диаметр частиц , осаждающихся при температуре из СВ равной 293К.

=2560 кг/

=1000 кг/

= 1*1 Н*с/ в системе СИ 1*1 кг*м/

=7*1 м/с

= ;

=2,8*1 м 280 микрон.

Сущность фильтрования заключается в прохождение обрабатываемой воды через слой фильтрующего материала, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых примесей.

Фильтрующий материал выполняется из лавсана, металлокерамики или в виде металлической сетки.

Расчетная схема (рис.10.2):

Р1

Обрабатываемая вода

Р2

фильтрат

Металлическая сетка

δ осадок

z - размер ячейки

Р1>P2

На наружной поверхности материала образуется слой осадка δ

δ – толщина твердого осадка

Движущая сила (ДС) – разность давлений

ДС=Р1-Р2

Основное уравнение фильтрования:

dV/dt – скорость фильтрования (м³/с)

V- объем образующегося фильтра.

dV/dτ= ΔP/(mсо * rос * (V+const)

mco – масса сухого осадка, отнесенная к 1 м³ фильтрата кг/ м³.

rос - удельное сопротивление осадка (м/кг).

Пути увеличения скорости фильтрования

ДС=Р1-Р2

ДС=↑Р1-Р2

ДС=Р1-↓Р2

Nнасоса≈Р1

Зэн=N*тариф

Зэн - затраты на энергию

↑Р1 следовательно ↑ Зэн

Рис.10.3

К распределению давлений

Вакуум

Рраз

Ратм

Рад

Р=0

↓Р2 – значит создать вакуум

Рис. 10.4 Вакуумные фильтры

Обрабатываемая вода «корыто»

ФМ (лавсан) L

Плоский нож для среза осадка

фильтрат

da≈4м

L=6-8м

Р2 > Pатм

Такая конструкция позволяет непрерывно удалять осадок и поддерживать скорость фильтрования на заданном уровне за счет уменьшения mос.

Недостаток: значительные энергозатраты, в качестве альтернативного оборудования могут быть использованы гидроциклоны, которые позволяют снизить удельный расход энергии на 1 м³ обрабатываемой воды.

Расчет скорого фильтра

Исходные данные: расчетный расход воды станции очистки Q = 4300 м³/сут; Т_ст – продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч. Вода на фильтр поступает от осветлителя со взвешенным осадком.

Рис. 10.5. Высотная схема фильтра с центральным каналом.

1 – подача осветленной воды; 2 – отвод очищенной воды; 3 – подача воды на промывку; 4 – отвод промывной воды; 5 – дренажно-распределительная система; 6 – желоба; 7 – трубопровод полного опорожнения; 8 – центральный канал; 9 – поддерживающие гравийные слои; 10 – фильтрующая загрузка.

Основные решения приняты в соответствии с нормами [СНиП, п. 6.95–6.117]. Выбран однослойный скорый безнапорный фильтр. В качестве загрузки принят песок гранодиоритовый с диаметром зерен от 0,7 до 1,6 мм и высотой слоя H = 1,5 м. Расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме принята по [СНиП, табл. 21] _H = 8 м/ч; скорость фильтрования при форсированном режиме _ф = 9,5 м/ч; W – интенсивность промывки принята по [СНиП, табл. 23] и равняется 15 (л/с·м²), продолжительность промывки t = 6 мин или 0,1 ч; число промывок каждого фильтра в течение суток n_пр = 2; время простоя фильтра в связи с водяной промывкой
t_пр принимается равным 0,33 ч.

Общая площадь фильтров, м², определяется по формуле

. (9.1)

После подстановки значений получено = 24,5 м².

Число фильтров ориентировочно принимается по формуле

. (9.2)

В результате расчета 3 шт.

При суточном расходе очищаемой воды более 1600 м³/сут количество рабочих фильтров должно быть не менее четырех [1, п. 6.99]. Поэтому принимается 4 рабочих фильтра, в этом случае скорость фильтрования в нормальном режиме будет составлять = 8·3/4 = 6 м/ч.

Проверяется скорость фильтрования при форсированном режиме , м/ч, (когда один фильтр выключен на ремонт)

, (9.3)

где N₁ – количество фильтров, выключаемых на ремонт. При количестве фильтров до 20 принимается N ₁= 1.

В результате = 8 м/ч.

Скорость в форсированном режиме не выше допустимой – 9,5 м/ч.

Определяется площадь одного фильтра, м², и его размеры в плане
АÍВ, м,

= 24,5/4 = 6,12 м². (9.4)

Для фильтра, квадратного в плане, А = В = = 2,5 м.

Высота фильтра складывается из высот:

1) фильтрующего слоя. Принимается по табл. 9.1 или [1] H = 1,5 м;

2) поддерживающего слоя. Принимается по табл. 9.1 или [1] Н_п.с= 0,5 м;

3) слоя воды над поверхностью загрузки, принимается 2 м;

4) строительной высоты (расстояние от максимального уровня воды до верха стенки фильтра) 0,3 м.

Общая высота фильтра находится:

Н =1,5+0,5+2,0+0,3 = 4,3 м.

Определяется расход воды, л/с, для промывки фильтра по формуле

qпр = F1 W, (9.5)

qпр= 6,12 × 15 = 91,8 л/с.

Диаметр коллектора принимается по рекомендуемой скорости движения воды 0,8–1,2 м/с, ответвлений – по скорости , равной в пределах 1,6–2,0 м/с.

Принято: dколлектора = 300 мм; коллектора = 1,20 м/с; гидравлический уклон i = 0,007.

Исходя из рекомендуемого нормами расстояния между осями ответвлений, равного 250–300 мм, и присоединения ответвлений к двум сторонам коллектора число ответвлений равно

nотв = 2 Вфильтра / 0,25 = 20 шт.

Расход промывной воды по одному ответвлению q_отв, л/с, определяется как

q_отв = q_пр / n_отв = 91,8/20 = 4,6 л/с. (9.6)

^{Принимается для труб ответвлений:}^d^{= 75 мм;}^{= 0,85 м/с;}ⁱ^{= 0,024.}

В ответвлениях устраиваются отверстия d₀диаметром 12 мм, располагаемые в два ряда в шахматном порядке под углом 45 ⁰ книзу
от вертикали. Общая площадь отверстий рекомендуется в пределах 0,25–0,5 % от площади фильтра, их число в фильтре n_o определяется как

, (9.7)

^шт.

В каждом ответвлении принимается 7 отверстий, в крайних дренажных трубах – 6. Отверстия размещаются в два ряда через 250 мм.

Определяются размеры желобов для сбора и отвода промывной воды. Количество желобов принимается равным 2 (исходя из условия, что расстояние между их осями не должно быть более 2,2 м).

Ширина желобов, м, определяется по формуле

, (9.8)

где q_ж – расход воды по одному желобу, равный 91,8/2 = 45,9 л/с =
= 0,0459 м³/с; К = 2 – для желоба с круглым лотком; a – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается равным 1,0;

= 0,3 м.

Высота желоба определена по рис. 9.7. Кромки желобов над фильтрующей загрузкой должны находиться на расстоянии, м, , (9.9) где Н – высота фильтрующей загрузки, равная 1,5 м из предыдущих определений; е – относительное расширение фильтрующей загрузки при промывке принимается по табл. 9.1 и равняется 30 %: = 0,75 м. Дно сборного кармана должно быть ниже дна желоба на величину, м, , (9.10)

где q_кан – расход воды по каналу, равный в примере 0,0918 м³/с; А – ширина канала, принимается 0,7 м по [1, п. 6.112];

= 0,4 м.

Потери напора в фильтре при промывке

1. Потери напора, м, в дренажной системе большого сопротивления

, (9.11)

где _k – фактическая скорость в начале распределительного коллектора, равная 1,20 м/с; _Б.О – фактическая скорость в ответвлениях дренажа, принимается 0,85 м/с; z – коэффициент сопротивления, который определяется по формуле

, (9.12)