Оборудование для защиты гидросферы: обоснование, выбор, расчеты (стр. 3 )

u=0,3 м/с; расчетный диаметр песка 0,2-0,25 мм; продолжительность движения сточных вод не менее 30 с, T=L/u.

объем осадочной части песколовки:

W=p´Nпр´T/1000 , м3/сут, (6.20)

где р=0,02 л - объем задерживаемого песка влажностью 60% и плотностью 1,5 т/м3 на одного жителя в сутки; Т - период между чистками песколовок, Т£2 сут во избежание загнивания осадка.

Высота слоя песка в песколовке составит

hос=W/n´B´L. (6.21)

полная строительная высота песколовки:

Нстр= h1 + hос +0,4. (6.22)

Стенки камер для песка должны иметь угол наклона не менее 60 °.

Аэрируемые песколовки (рис. 6.7,б) рассчитывают так же. Ширина песколовки В=3-4,5 м. Высота Н= w/В. Расчетную глубину песколовки принимают равной половине ее гидравлической глубины. При расчете аэрируемых песколовок следует принимать u=0,05-0,12 м/с; расчетный диаметр частиц песка 0,15-0,2 мм; В/Н=1-1,5; интенсивность аэрации I= 3-5 м3/м2 в 1 ч; поперечный уклон дна 0,3-0,4. Расход воздуха составит V=I´F=I´n´B´L.

Расчет тангенциальных песколовок (рис. 6.6) ведется по формуле

F=qмакс/n´q0, (6.23)

где F - площадь отделения песколовки; qмакс - максимальный расход сточных вод; n- число отделений; q0- нагрузка на песколовку по воде. При расчете тангенциальных песколовок следует принимать: глубину, равной половине диаметра сооружения; расчетный диаметр песка 0,2-0,25 мм.

Для выгрузки осадка из горизонтальных и аэрируемых песколовок применяют механические скребки, гидромеханическую систему.

Рис. 6.6. Тангенциальная песколовка: 1 – подводящий лоток, 2 – водослив,

3 – эрлифт, 4 – отводящая труба

 

 

а

б

 

Рис.6.7. а - горизонтальная песколовка с круговым движением воды,

б - аэрируемая песколовка

При расчете песколовок следует принимать: количество задерживаемого песка 0,02 л/сут на 1 чел.; влажность песка 60 %; плотность песка 1,5 т/м3; содержание песка в осадке 60 %. В аэрируемых песколовках количество задерживаемого песка 0,03 л/сут на 1 чел.; содержание песка в осадке 90-95 %.

6.4. Отстойники

Для улавливания из сточных вод нерастворенных загрязнений применяют отстойники. По направлению движения жидкости в сооружении отстойники подразделяются на два основных типа: горизонтальные (рис.6.8) и вертикальные, а также радиальные, которые являются разновидностью горизонтальных. В зависимости от назначения в технологической схеме очистной станции отстойники подразделяются на первичные и вторичные. Первичные служат для предварительного осветления сточных вод, поступающих на биологическую или физико-химическую очистку, а вторичные - для осветления сточных вод, прошедших биологическую или физико-химическую очистку.

Рис. 6.8. Схема горизонтального отстойника: 1 – иловый колодец;

2- подводящий канал; 3 – иловая труба;

4 – полупогружная доска с жиросборным лотком;

5- отводящий канал; 6 – отвод жира

Выбор типа и числа отстойников при проектировании должен производиться на основании технико-экономического их сравнения с учетом местных условий. Вертикальные отстойники целесообразно применять при производительности очистной станции дом3/сут; горизонтальные - болеем3/сут; радиальные - болеем3/сут.

При расчете горизонтальных отстойников вначале следует определить длину отстойника

L=u´H/K´u0, (6.24)

где u - скорость движения воды в отстойнике 5-10 мм/с; Н - глубина отстойника 1,5-4 м; К - коэффициент, учитывающий тип отстойника, для горизонтальных К=0,5; u0 - гидравлическая крупность частиц взвеси, мм/с.

Условную гидравлическую крупность определяют путем проведения лабораторного анализа. Отношение длины к глубине L/Н=8-12. Ширина отстойника В=2-5Н.

Число отстойников:

N=Qмакс. ч/3.6H´B´u. (6.25)

Если необходимо проверить фактическую скорость

uф=Qмакс. ч/3.6H´B´N, u»uф, (6.26)

то длину не уточняем.

6.5. Фильтры, микрофильтры и сетки

Фильтры применяют для глубокой очистки сточных вод от суспензированных частиц после механической, химической, физико-химической или биологической очистки. Сточные воды промышленных предприятий, даже после биологической очистки, содержат загрязняющие вещества, характерные для этих производств, поэтому результат работы фильтров на стоках одних производств нельзя механически переносить на работу фильтров других производств.

К конструкциям скоростных фильтров, применяемых для очистки сточных вод, предъявляются следующие основные требования:

1) фильтрация должна идти в направлении убывающей крупности загрузки с целью предотвращения образования малопроницаемых и трудноразрушаемых при промывке пленок осадка на поверхности загрузки;

2) необходима интенсивная промывка загрузки, обеспечивающая максимальное удаление загрязняющих веществ из загрузки;

3) фильтры должны обладать малой чувствительностью к колебаниям качества воды и расхода;

4) фильтрующий материал, используемый для загрузки, должен обладать высокой прочностью и химической стойкостью; целесообразно использование дешевых фильтрующих материалов.

Для очистки сточных вод используют фильтры с нисходящим (сверху вниз) и с восходящим (снизу вверх) потоками.

В фильтрах с направлением потока сверху вниз дренаж защищен от попадания неочищенных вод. При соответствующем подборе крупности и высоты загрузки скорость фильтрации для фильтров с нисходящим потоком составляет 10-15 м/ч.

Загрузка фильтров с нисходящим потоком принимается однослойной или многослойной. В качестве фильтрующего материала могут быть использованы гравий, щебень, мраморная крошка, кварцевый песок, антрацит, керамзит, доменный шлак, горелая порода, шунгизит и т. д. Высокая стоимость традиционной загрузки из кварцевого песка, дефицитность требуемых фракций песка, а также потребность увеличения грязеемкости фильтров вызвали применение новых фильтрующих материалов с развитой удельной поверхностью и высокой пористостью.

В табл. 6.2 и 6.3 приведены показатели, характеризующие некоторые фильтрующие материалы. Так как многие новые фильтрующие материалы применяются только в отдельных местностях, не представляется возможным дать обобщенную характеристику показателей их качества, однако приведенные данные показывают, насколько перспективным является их применение. По пористости эти материалы превосходят пористость песка; их истираемость, измельчаемость и химическая стойкость находятся в пределах нормы; стоимость их во много раз меньше стоимости песка. Для глубокой очистки вод от мелкодиспергированных частиц, а также для доочистки сточных вод после биологической (или другого метода) очистки применяют зернистые фильтры. Они бывают с нисходящим (сверху вниз) и с восходящим (снизу вверх) потоками (рис. 6.9). Фильтры с нисходящим потоком воды могут иметь однослойную и многослойную загрузку. Можно применять также аэрируемые и каркасно-засыпные фильтры.

 

,6

Рис. 6.9. Открытый скорый зернистый фильтр: 1-  дренаж; 2- коллектор дренажа; 3- лотки для отвода промывной воды; 4- карман; 5- песчаный фильтрующий слой; 6- гравийный поддерживающий слой

 

Площадь фильтров, м2, вычисляется по формуле

, (6.27)

где q - производительность очистной станции, м3/сут; к - коэффициент неравномерности; Т - продолжительность работы станции в течение суток, ч; uф - скорость фильтрования, м/ч; n- количество промывок каждого фильтра в сутки; Wt - интенсивность, л/(с´м2), первоначального взрыхления верхнего слоя загрузки продолжительностью t3, ч; W2 - интенсивность подачи воды, л/(с´м2), с продолжительностью водовоздушной промывки t2, ч (только при водовоздушной промывке); W3-интенсивность промывки, л/(с´м2), продолжительностью t3, ч; t4-продолжительность простоя фильтра из-за промывки, ч; m - коэффициент, учитывающий расход воды на промывку барабанных сеток.

Расчетные параметры фильтров приведены в табл. 6.2, продолжительность простоя фильтра из-за промывки следует принимать равной 0,33ч, а коэффициент m= 0,003-0,005.

Число фильтров на станции следует определять по эмпирической формуле .

N= 0,5Fф. (6.28)

При доочистке сточных вод, прошедших биологическую очистку, следует предусматривать:

1. установку перед фильтрами барабанных сеток;

2. при необходимости, насыщение профильтрованной воды кислородом;

3. оборудование фильтров дренажем большого сопротивления с круглыми отверстиями.

Для выделения из сточных вод мелкодиспергированных примесей могут применяться микрофильтры. Основ­ным рабочим элементом их является вращающийся цилиндрический барабан, обтянутый фильтрующим полотном с размерами ячеек 40–70 мкм и погруженный в камеру примерно на 0,7 диаметра.

Площадь фильтрующей поверхности микрофильтров следует определять по формуле

Fмф = k1Qk/k2Tuф, (6.29)

где k1- коэффициент, учитывающий увеличение производительности микрофильтров за счет очистки промывной воды и равный 1,03-1,05; k2 - коэффициент, учитывающий площадь фильтрующей поверхности, расположенной над водой (при погружении барабана на 0,6 диаметра k2 =0,55, а при погружении на 0,7 диаметра k2= 0,63).

При расчете микрофильтров скорость фильтрования следует принимать 20–90 м/ч в зависимости от характера задерживаемых примесей и их концентрации в очищаемой воде. При доочистке биологически очищенных вод скорость фильтрования принимается равной 20– 25 м/ч.

Эффект очистки, %	по взвеше-нным веществам	70	65-75	45-50	80- 90	70- 80
по БПК полн	50- 60	40-50	35- 40	50- 65	60-70
Продол-житель-ность промывки, мин	2 10-12 6-8	3 4 3	3 4 3	2 8-10 6-8	10-12
Интенсивность промывки, л/(с´м2)	Воздух – 18-20 Воздух-18-20 и вода – 3-5 Вода - 7	Воздух – 16 Воздух-16 и вода – 10 Вода - 15	Воздух – 16 Воздух-16 и вода – 10 Вода - 15	Воздух – 18-20 Воздух-18-20 и вода – 3-4 Вода – 6-7	Вода – 14-16
Скорость фильтрования, м/ч, при работе	фор- сирован-ной	7-8	18	18	13-14	9-10
нормальной	6-7	16	16	11-12	7-8
Параметры фильтрующей загрузки	высота слоя, м	1,2-1,3 0,5-0,75	1,2	1,2	1,5-2 0,75-0,95	0,4-0,5 0,6-0,7 0,5-0,75
материал	Кварцевый песок Гравий	Гранитный щебень мелкий	Гранитный щебень	Кварцевый песок Гравий	Антрацит или керамзит Кварцевый песок Гравий
Фильтр	Однослойный с нисходящим потоком	Однослойный	Крупнозернистый с нисходящим потоком	Однослойный с восходящим потоком	Двухслойный с нисходящим потоком

Для очистки сточных вод некоторых отраслей промышленности применяют сетки, размер их ячеек зависит от вида загрязнений и необходимой степени очистки воды. Рабочую площадь сеток находят по формуле

Fc = Qkk1k2/vc, (6.30)

где vc – скорость движения воды в сетке; k1– коэффициент стеснения площади сетки проволокой и опорными рамами.

Таблица 6.3

Характеристика некоторых фильтрующих материалов

Показатели	Речной песок	Дробленый шлак	Гранитный щебень	Горелая порода	Шунгизит
Удельный вес, г/м3	2,46	2,5	2,5		–
Пористость, %	36,5–44,5	39,4–54	46,4–54,3	44–48	56–58
Измельчаемость, % по массе	3,93	7,7	8.35	3	5,67
Истираемость, % по массе	0,7	2,22	6.88	0,5	0,017
Химическая стойкость
в кислой среде:
сухой остаток, мг	188	252	198	–	–
плотный остаток, мг	---	---	–	49,6–35,3	–
кремнекислота, мг	2,5	10	5	0,21–0,17	–
окисляемость, мг О:	4,2	7,5	8,4	5,7–3,7	–
То же. в щелочной среде:					–
сухой остаток, мг	0	32	166	–	–
плотный остаток, мг	–	–	–	3,1–3,2	–
кремнекислота мг	5	2.5	2,5	2,1–2,2	–
окисляемостъ, мг О;	9,7	2,9	14,7	0,05–0,15	–
То же, в нейтральной
среде:
сухой остаток, мг	0	0	0	–	–
плотный остаток, мг	–	–	–	7,8–4,6	–
кремнекислота, мг	2,5	10	25	0,4	–
Окисляемость, мг О;	2,9	7,1	2,1	0,04–0,05	–

Однослойные фильтры с нисходящим потоком воды применяют в схемах с безреагентной очисткой воды или в схемах с коагуляцией для задержания мелкодисперсных взвешенных частиц, выносимых из отстойников или из осветлителей. В ряде случаев применяется двухступенчатая очистка на грубозернистых, а затем на мелкозернистых фильтрах.