Доочистка городских сточных вод от азота и фосфора

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Соединения азота и фосфора, содержащиеся в городских сточных водах после их очистки, обладают биогенным действием и вызывают интенсивное развитие водной растительности, а также токсичны.

В процессе механической очистки городских сточных вод содержание азота и фосфора уменьшается всего на 5-6 %, что и определяет необходимость в доочистке.



1. Удаление соединений азота

В поступающих на очистку городских сточных водах азот находится главным образом в виде углекислого аммония, концентрация которого оценивается содержанием катиона NH.

При биологической очистке часть азота синтезируется и входит в состав активного ила или биологической пленки.

Уменьшение содержания азота в результате биосинтеза (в пересчете на азот):

,

где P_i - прирост активного ила или биологической пленки, мг/л; S - зольность ила или пленки.

Часть азота переходит в окисленные формы нитритов и нитратов. Появление окисленных форм азота свидетельствует о полноте процесса биологической очистки.

Более глубокая очистка от азота достигается различными методами, городские сточные воды рационально дочищать биохимическим путем.

Биохимическая доочистка включает два этапа: окисление и восстановление. На первом этапе (нитрификация) получают окисленные формы

соединений - нитриты NO, а затем - нитраты NO. На втором этапе нитраты восстанавливаются до газообразного азота N₂ (денитрификация).

Пример 1

Определить содержание азота аммонийного (по N) в городских сточных водах при условиях: численность населения 40 000 чел., суточный расход городских сточных вод 10 000 м³/сут, в том числе на предприятии № 1 - 1 000 м³/сут, № 2 - 500 м³с; содержание азота аммонийного (по азоту) на предприятии № 1 - 60 мг/л, № 2 - 50 мг/л; прирост активного ила 100 мг/л, его зольность - 0,3, содержание нитритов в очищенной воде - 2 мг/л, а нитратов - 0,5 мг/л (по NO₂ и NO₃).

Согласно [1] в расчете на одного человека в сток поступает 8 г/сут азота аммонийного (по азоту).

Молекулярные массы: азота 14, азота аммонийного NH₄ 14 + 4 1 = 18, нитритов NH₂ 14 + 2 16 = 46, нитратов NH₃ 14 + 3 16 = 62.

Расчет

Начальная концентрация азота аммонийного NH₄:

мг/л; мг/л.

Уменьшение содержания азота аммонийного при биосинтезе [по формуле (12.1)]:

100 (1-0,3) 0,14 = 9,8 мг/л.

Содержание в очищенной воде нитритов в пересчете на азот:

мг/л.

То же нитратов:

мг/л.

Содержание азота аммонийного в очищенной воде (по азоту):



40,5 - 9,8 - 0,6 - 0,1 = 30 мг/л.

То же по NH₄:

мг/л.

Уменьшение содержания азота аммонийного:

50,0 - 38,9 = 13,4 мг/л.

Схемы нитрификации и денитрификации

При очистке городских сточных вод рекомендуются схемы, представленные на рис.

Рис. Схема нитрификации и денитрификации: 1 - нитрификатор;

2 - вторичный отстойник; 3 - денитрификатор; 4 - камера отдувки газообразного азота

Рис. Схема нитрификации и денитрификации: 1 - нитрификатор;

2 - вторичный отстойник; 3 - денитрификатор; 4 - резервуар для воды (для промывки); 5 - то же после промывки; 6 - камера для отдувки азота



Нитрификатор целесообразно выполнить в виде аэротенка продленной аэрации по типу вытеснителя. В нем одновременно должны происходить процесс окисления азота и биологическая очистка сточных вод. Аэротенк рассчитывается на 10-12 ч аэрации иловой смеси; при этом содержание азота аммонийного уменьшается до 2-5 мг/л, а БПК_полн. до 6-10 мг/л.

В денитрификаторе, который конструктивно представляет собой аэротенк-вытеснитель, но без аэрации, иловая смесь перемешивается и там происходят анаэробные процессы биохимического восстановления азота. Перед денитрификатором вводятся углесодержащие добавки: метанол или этанол.

Нитрификатор и денитрификатор оборудованы системами рециркуляции ила; в связи с незначительным приростом анаэробного денитрифицирующего ила выпуск его избыточного количества не предусматривается, а вынос из соответствующего вторичного отстойника не должен превышать 10-15 мг/л.

Камера отдувки азота рассчитывается на два часа аэрации и может одновременно служить камерой насыщения воды кислородом. Камера может выполняться в виде отдельного сооружения или конструктивно блокироваться с денитрификатором.

Применяются вторичные отстойники обычных типов и конструкций.

В тех случаях, когда вынос ила из них должен быть менее 10 мг/л, они оборудуются тонкослойными модулями. Камера отдувки рассчитывается на 2 ч аэрации.

Схема на рис. 12.2 позволяет использовать для денитрификатора сооружения типы фильтров, компактных и требующих более простого обслуживания, чем денитрификаторы конструкции аэротенков.

При нитрификации и денитрификации содержание азота может быть уменьшено на 75-85 %, причем он находится в форме нитратов; другие формы азота (аммонийный азот, нитриты) удаляются до следов, а молекулярный азот содержится в пределах растворимости и не рассматривается как загрязнение.

В процессе нитрификации и денитрификации содержание азота снижается. Ориентировочно изменение содержания различных форм азота (в пересчете на азот) представлено в табл.

Таблица Изменение содержания азота при нитрификации и денитрификации, %

Этап обработки	азот аммонийный	нитриты	нитраты	молекулярный азот
Исходная вода Механическая очистка (первичные отстойники)	100 90	0 0	0 0	0 0
Биологическая очистка с нитрификацией Денитрификация Отдувка азота	10 0,1-0,2 0,1	5 0,2-0,5 0,1-0,2	50 5-10 5-10	0 50-45 в пределах растворимости

Расчет нитрификатора

Расчеты нитрификаторов типа аэротенка-вытеснителя рекомендуется производить по табл.

Таблица Расчет нитрификатора типа аэротенка-вытеснителя

Величина и размерность	Формула и значение
Минимальный возраст микроорганизмов-нитрификаторов, сут
Коэффициент, зависящий от рН воды	= f (рН) по табл. 12.2.1. Таблица 12.2.1 рН 6,5 7,0 7,5 8,0 8,4 0,31 0,5 0,6 0,87 1,0
Коэффициент, зависящий от среднезимней температуры воды	по табл. 12.2.2. Таблица 12.2.2 , С 15 20 25 30 0,56 1,0 1,79 3,2
Содержание аммонийного азота конечное (после нитрификации), мг/л	= 46 принимается
Доза активного ила для окисления органики	Примечание. Принято 610 мг/л; 100 мг О2/г.сут; S = 0,35; t* 1012 сут.
Проверка продолжительности аэрации, ч	Примечание. принято С0 = 2 мг/л, = 70 мг/гч, = 65; К0 = 0,625; = 1,75; = 0,14; t t*
БПКполн иловой смеси, мг/л
Коэффициент рециркуляции	принимается
БПКполн. исходной воды, мг/л	- по исходным данным
Концентрация нитрифицированного ила, г/л
Концентрация микроорганизмов-нитрификаторов, г/л	по табл. 12.2.3. Таблица 12.2.3 , сут 5 10 15 20 25 30 35 103, г/л 14 17 48 55 48 33 21
Общая доза ила, г/л	, где J = 130 см3/л. Примечание. при несоблюдении условия во вторичных отстойниках предусматриваются полочные модули
Вместимость аэротенка, м
Расчетный расход сточных вод, м3/ч	- по расчету
Количество аэротенков, шт.	принимается
Расход воздуха для аэрации, нм3/ч
Удельный расход воздуха, нм3/м3
Коэффициенты	по [1, п. 6.157], С0 = 2 мг/л принимается
Расход воздуха в расчете на один нитрификатор, нм3/л

Расчет вторичных отстойников после нитрификаторов

Вторичные отстойники принимаются обычных конструкций и типов, проектируются и эксплуатируются так же, как отстойники после аэротенков.

Максимально возможное содержание ила после отстойников (вынос):

мг/л. (12.2)

В тех случаях, когда вынос активного ила меньше 10 мг/л, вторичные отстойники оборудуются тонкослойными модулями.

Прирост активного ила в нитрификаторах:

. (12.3)



Влажность активного ила определяется так же, как и при проектировании вторичных отстойников после аэротенков.

Пример 2

Определить допустимый вынос активного ила после вторичных

отстойников, если: = 10 сут; = 0,014; = 2,7 мг/л; = 0,3 мг/л, = 30 мг/л.

По формуле (12.2) мг/л.

Пример 3

Определить суточный объем избыточного активного ила, если:

суточный расход сточной воды = 20000 м³/сут, вынос ила из вторичных отстойников = 18 мг/л, = 10 ч, = 20 сут, = 3 г/л, влажность ила = 99,5 %, удельный вес ила = 1 т/м³.

По формуле (12.3) мг/л,

м³/сут.

Расчет денитрификаторов типа аэротенков

Денитрификаторы имеют такую же конструкцию, что и аэротенки-смесители или вытеснители, но не оборудуются системами аэрации.

Для предупреждения осаждения анаэробного активного ила предусматриваются устройства для его взмучивания - мешалки.

Перед денитрификаторами вводятся биогенные углесодержащие добавки, количество которых определяется удельной потребностью в БПК_полн. для денитрификации 1 г азота в форме нитратов. Обычно такая потребность составляет 3-6 г/г.

В качестве добавок могут использоваться сточная вода после первичных отстойников, этиловый или метиловый спирты (этанол или метанол), следует иметь в виду, что БПК_полн 1 г, этанола 1,45 г, метанола 1,05 г.

Пример 4

Определить суточный расход этанола или метанола, если расход сточных вод = 20000 м³/сут, содержание окисленных форм азота

после нитрификации = 20 мг/л. Потребность в добавках принята

= 3 г БПК/г азота.

Суточная потребность в добавках по БПК_полн

т/сут.

Суточная потребность в этаноле

т/сут.

Суточная потребность в метаноле

т/сут.

Конструирование денитрификаторов аналогично конструированию аэротенков. Расчеты по определению основных размеров сооружений (площадь и рабочая глубина) см. в табл. 12.3.



Таблица Расчет денитрификатора по схеме аэротенка-вытеснителя

Величина или размерность	Формула или значение
Продолжительность денитрификации, ч
Коэффициент ингибирования	- по табл. 12.3.1 в зависимости от биогенной добавки
Максимальная скорость денитрификации, мг/гчел.	Smax - по табл. 12.3.1
Зольность ила, доли единицы	S = 0,3 принимается
Коэффициент размерный, мг/л	Kd - по табл. 12.3.1
Коэффициент	Kr = 1,5 принимается
Содержание азота в окисленной форме после нитрификации, мг/л	Nex - по условиям расчёта. Обычно 5-10 мг/л в форме нитратов
То же перед денитрификатором, мг/л	Nen - по расчёту нитрификаторов
Коэффициент рециркуляции	Ri - по [1]
Доза анаэробного активного ила, г/л
Иловый индекс, см3/г	I = 80120 принимается
Вместимость одного денитрификатора, м3	qw - по исходным данным
Расчётный часовой расход сточных вод, м3/ч
Количество денитрификаторов, шт.	n ? 2 принимается. Таблица 12.3.1 Коэффициенты Биогенные добавки Smax, мг/гчел. Kd, мг/л Метанол 55,8 40,0 0,19 этанол 44,9 25,0 0,17
Удельный расход воздуха при взмучивании ила, нм3/чм	принимается
Глубина денитрификатора, м	Н = 36 м принимается
Расход воздуха для взмучивания ила в одном денитрификаторе, гм3/ч
Интенсивность аэрации, нм3/чм2
Ширина полосы аэрации, м	B ? 1ч2 Н принимается
Расход воздуха для взмучивания ила во всех денитрификаторах, гм3/ч
Площадь одного денитрификатора, м2

Расчёт денитрификаторов с фиксированной загрузкой

При начальном содержании азота до 50 мг/л в качестве денитрификаторов применяются фильтры с фиксированной загрузкой каркасно-засыпного типа с водяной промывкой.

Каркас КЗФ выполняются из гравия крупностью от 16 до 32 мм, слоем 1,8-2,0 мм; песок-заполнитель засыпается слоем 0,2-1,0 м и имеет крупность 0,8-1,0 мм.

Фильтр промывается водой после вторичного отстойника нитрификатора; вода накапливается в резервуаре в количестве, достаточном для двух промывок. После промывки вода собирается в резервуаре промывной воды и постепенно возвращается в нитрификатор.

Расчёт и конструирование фильтров КЗФ изложены в разд. 11 настоящего пособия; расчёты по определению площади КЗФ-денитрификаторов приведены в табл. 12.4, составленной по [5].

Таблица Расчёт ДФЗ типа КЗФ

Величина или размерность	Формула или значение
Продолжительность контакта воды с фиксированной загрузкой, ч
Содержание окисления азота (по азоту) в воде перед денитрификатором, мг/л	Nen - по расчёту нитрификатора
То же после денитрификатора, мг/л	Nex - по расчётам условий выпуска
Коэффициент, г/л	Kd - по табл. 12.4.1
Удельная скорость денитрификации, максимальная, мг/г.ч	Smax - по табл. 12.4.1
Коэффициент	- по табл. 12.4.1
Зольность ила, доли единицы	S = 0,3
Средняя концентрация денитрифицированного ила, г/л	a - по табл. 12.4.1. a = f(Nen). Таблица 12.4.1 Nen, мг/л 10 20 30 40 а, г/л 1,0 2,0 3,0 3,5 Примечание. при Nen ? 10 мг/л а = 1,0 г/л
Объём загрузки одного фильтра, м3
Количество фильтров, шт.	n ? 2 принимается
Расчётный расход воды, м3/ч	qw - по исходным данным
Скорость фильтрации, м/ч
Толщина слоя загрузки, м	Н = 1,8-2,0 принимается
Площадь фильтра, м2

Удаление фосфора

В городских сточных водах до 70 % фосфора находится в растворенном состоянии.

В процессе механической очистки содержание общего фосфора уменьшается на 2-5 % за счет осаждения взвешенных веществ, а после биологической очистки и биосинтеза дополнительно на 15-20 %. Одновременно часть фосфора из нерастворимых форм переходит в растворы (ортофосфаты). Таким образом, после механической и биологической очистки более 60-65 % фосфора остается в растворенном виде.

Обычным методом очистки от ортофосфатов является реагентная обработка, при которой образуются нерастворимые фосфорсодержащие соединения железа, алюминия или кальция.

В качестве реагента применяют соответственно FeSO₄, Fe₂(SO₄)₃, Al₂(SO₄)₃, Cu(OH)₂.

Реагенты могут вводиться в любом месте технологической схемы механической и биохимической очистки сточных вод: перед первичными отстойниками, в аэротенки, перед вторичными отстойниками.

Ввод реагентов перед первичными отстойниками обоснован при очистке высококонцентрированных сточных вод и связан с повышенным расходом коагулянта.

При очистке городских сточных вод вводятся: в начале аэротенков FeSO₄, в конце аэротенка Al₂(SO₄)₃, после аэротенка перед вторичными отстойниками Fe₂(SO₄)₃, что связано с разной степенью токсичности этих реагентов по отношению к активному илу.

Во всех случаях реагенты могут вводиться и в начале аэротенков при условии, что доза FeSO₄, (по Fe₂O₃) не должна превышать 25 мгл, сернокислого алюминия (по Al₂O₃) - 18 мг/л, Fe₂(SO₄)₃ (по Fe₂O₃) - 15 мг/л.

Эффект удаления фосфора составляет до 80-85 %, а при размещении после вторичных отстойников фильтров доочистки - до 90-95 %.

В состав очистных сооружений при удалении фосфора входит реагентное хозяйство для приготовления растворов реагентов.

Доза реагентов по Al₂O₃ или Fe₂O₃ определяется по формуле

D_к = КC_p, мг/л, (12.4)

где C_p - концентрация общего фосфора, мг/л; К - коэффициент по

табл. 12.5 в зависимости от требуемого эффекта.



Таблица Эффект очистки

Эффект очистки, %	Значение для коагулянта
	FeSO4	Fe2(SO4)3	Al2(SO4)3
60 65 70 75 80 85	0,33 0,50 0,66 1,00 1,34 1,67	0,15 0,25 0,35 0,5 0,66 1,00	0,35 0,40 0,50 0,65 0,74 0,90

Пример 5

Определить дозу FeSO₄ при очистке воды от фосфора на 80 %, если: суточный расход городских сточных вод 10000 м³/сут, в том числе от предприятия № 1 1000 м³/сут при содержании общего фосфора по PO 20 мг/л и от предприятия № 2 соответственно 500 м³/сут и 30 мг/л, количество жителей в городе 40000 чел.

1. Количество фосфора в форме P₂O₅, поступающего в бытовые сточные воды:

40000 3,3 = 13200 г/сут.

Удельное количество фосфатов, поступающих в сток от одного человека, - 3,3 г/сут [1, табл. 25].

2. То же в пересчете на PO:

г/сут.

3. Средняя концентрация общего фосфора по PO в городском стоке:



мг/л.

4. Доза коагулянта по Fe₂O₃:

D_К = 1,34 12,3 = 16,48 мг/л 25 мг/л.

5. То же в пересчете на FeSO₄:

мг/л.

Особенности технологических расчетов. При обработке иловой смеси коагулянтом изменяется зольность активного ила и удельная скорость окисления.

В связи с улучшением условий осаждения в аэротенке дозы активного ила могут применяться более высокие, чем обычно: до 5 мг/л при обработке иловой смеси Al₂(SO₄)₃ или Fe₂(SO₄)₃, но не более указанных

в табл. 12.6 и по табл. 12.7 при использовании FeSO₄.

Таблица Дозы активного ила

Доза коагулянта по Fe2O3, мг/л	Рекомендуемая доза активного ила Len, г/л
	100	150	200	300
10	3	4	5	5
15	4	5	6	6
20	5	6	6	7
25	6	6	7	7

Система аэрации должна по своим характеристикам соответствовать указанным дозам.

Зольность ила при расчётах



S_p = 0,3 в,

где - в зависимости от дозы коагулянта по табл.

Таблица Значения доз коагулянта

Коагулянт	При дозах коагулянта по Fe2O3 или Al2O3
	5	10	15	20	25
FeSO4	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5
Fe2(SO4)3 или Al2(SO4)3	1,07	1,15	1,2	1,22	1,22

Значение S и S_max при введении коагулянтов определяется по [1], уменьшение на коэффициент m, зависящий от нагрузки по коагулянту на активный ил:

(см. табл. 12.8),

где D_к по Fe₂O₃ или Al₂O₃.

Таблица Значение коэффициента m

	Нк, мг/г,
	2	3	4	5	6	7	8	9
m	1,24	1,16	1,08	1,00	0,95	0,84	0,78	0,63

Коэффициент рециркуляции принимается по табл. 12.9 в зависимости от вида реагента, дозы активного ила в аэротенке и влажности активного ила, осевшего во вторичном отстойнике.



Таблица Коэффициент рециркуляции

ai, г/л	Коагулянты
	FeSO4	Fe(SO4)3 или Al(SO4)3
	Влажность Э, %	Ri	Влажность Э, %	Ri
1	2	3	4	5
3	90,6	0,45	93,5	0,85
4	88,5	0,50	91,5	0,90
5	88,5	0,60	90,0	1,00
6	86,0	0,85	-	-
7	86,0	1,00	-	-

Прирост активного ила , где P_i - по [1, формула (60)].

Пример 6

Определить дозу активного ила, его зольность, расчетное значение и коэффициент рециркуляции, если производится биологическая очистка и удаление фосфора из городских сточных вод в аэротенке-вытеснителе, начальное БПК_полн = 125 мг/л, коагулянт вводится перед аэротенком, доза коагулянта (по ) мг/л.

1. Принимаем дозу активного ила мг/л.

2. Определяем зольность активного ила

.

Нагрузка на коагулянт

,

тогда = 0,95.



3. При расчете продолжительности аэрации значение следует разделить на .

4. Коэффициент рециркуляции = 0,53.

Остальные расчеты аэротенков выполняются по обычной методике.

При проектировании систем аэрации в связи с высокими дозами активного ила следует применять механические или струйные аэраторы.

Концентрация растворенного кислорода в иловой смеси = 2 мг/л, но в случае применения железного купороса = 5 мг/л. При обработке воды сернокислым алюминием рекомендуется вводить перед вторичными отстойниками флокулянт, доза полиакриламида (ПАА) составляет 0,2-1,0 мг/л. В схемах с фильтрами доочистки флокуляции не требуется.

Гравийно-песчаные фильтры с восходящим током воды загружены гравием крупностью от 5 до 40 мм слоем 0,6 м и песком крупностью 1,2-2,5 мм слоем 1,6 м. Промывка фильтров водовоздушная общей продолжительностью 10-14 мин при интенсивности по воде 12-14 л/см², по воздуху 18-20 л/см². Вода и воздух подаются одновременно.

Количество промывок 2-3 раза в сутки.

В схеме с введением коагулянта перед аэротенком скорость фильтрования 5,5-6,5 м/ч (формирования 6,5-7,5 м/ч), в других схемах 9-10 м/ч и 10-12 м/ч соответственно.

Эффект очистки воды по фосфору после фильтрования достигает 90-95 %, содержание взвесей в фильтрате уменьшается до 1-2 мг/л, а БПК_полн до 7-8 мг/л.

Контрольные вопросы

1. Как определяются расчетные значения содержания в очищенной сточной воде азота и фосфора при проектировании сооружений доочистки?

2. Почему содержание биогенных веществ (азота и фосфора) лимитируется при выпуске сточных вод в водотоки и водоемы?

3. Как производится очистка воды от соединений азота?

4. Какие конструктивные схемы имеют нитрификаторы и денитрификаторы?

5. Как производится очистка воды от фосфора?

2. Расчет и конструирование коммуникаций для транспортировки воды

Сточные воды на станциях очистки транспортируются преимущественно самотеком по открытым железобетонным каналам прямоугольного сечения, а на отдельных участках - по трубам или дюкерам.

Каналы прокладываются с таким расчетом, что их стенки находятся на 10-15 см выше поверхности земли. Заглубление напорных труб и дюкеров принимается минимальным, но не менее 0,7 м до верха трубы на тех участках, где возможен наезд транспорта. Заглубление самотечных труб определяется вертикальной планировкой и также ограничивается условиями возможного транспорта (0,7 м до верха).

Коммуникации трассируют по тупиковой схеме и рассчитываются как короткие гидравлические системы, т. е. с учетом местных потерь напора и величин восстанавливаемого напора при уменьшении скорости потока.

Перед гидравлическим расчетом составляется расчетная схема и выделяются расчетные участки, границами которых являются точки измерения расхода (места разделения и слияния потока), изменения продольных уклонов, формы или размеров сечения каналов или трубы, отдельные сооружения.

Для каждого участка по обычной методике определяется расчетный расход. Он равен расчетной производительности тех очистных сооружений, к которым подается или от которых отводится вода к данному участку, при этом вводится повышающий коэффициент 1,4, учитывающий перспективное увеличение нагрузки на станцию очистки.

К расчету принимается ветвь от камеры гашения напора до выпуска, состоящая из ряда последовательно расположенных участков.

Гидравлический расчет выполняется по таблицам для гидравлического расчета сетей водоотведения, перепад уровней на входе и на выходе из отдельных сооружений принимается по табл. 13.1, а местные потери напора - по формуле Вейсбаха. Значения коэффициентов местного сопротивления приведены в табл.

Таблица Перепад уровней на входе и на выходе из отдельных сооружений

Сооружение	Потери напора, м
Решетки	По расчету
Песколовки	0,1-0,25
Отстойники горизонтальные	0,1-0,25
Отстойники радиальные	0,4-0,6
Отстойники вертикальные	0,5-0,7
Биофильтры со спринклерной распределительной системой	По расчету: ориентировочно h + 2,5 (h - высота загрузки); по расчету: ориентировочно h + 1,0
То же с реактивной	0,5 - 0,8
Аэротенки	0,1 - 0,3
Контактные резервуары	0,4 - 0,6
Ершовые смесители	По расчету
Выпуск	По расчету, но не менее 1,0-1,5 м
Распределительная чаша (включая водослив на выходе)	По расчету, но не менее 0,25 м
Микрофильтры, барабанные фильтры	0,5-0,6 м
Песчаные фильтры	h + 2,5 (h - высота загрузки)

Таблица Значения коэффициента местного сопротивления

Наименование	Эскиз	при скорости V, м/с
Вход из емкости в прямоугольный канал		0,5
Вход из канала в трубу		0,56
Разделение потока		1,5 (под углом 90), 0,6 (плавное)
Слияние потока		3,0 (под углом 90), 1,2 (плавное)
Распределительная чаша		3,0
Поворот		1,5 (под углом 90), 0,75 (угол 60), 0,60 (угол 45), 0,40 (угол 30)
Поворот плавный		0,3 (угол 90), 0,08 (угол 45), 0,05 (угол 30)
Тройник на протоке		0,1
Тройник на повороте		0,16
Тройник на слиянии		1,5
Вход из канала в емкость или из выпуска в водоем		1,0

При назначении уклонов каналов исходят из необходимости обеспечить скорости не меньше минимальных (табл. 13.3). По условиям производства работ уклоны дна каналов не должны быть меньше 0,001-0,0005. сточный нитрификатор очистка

Глубина воды в канале, как правило, должна находиться в пределах 0,4-0,75 м от ширины каналов. Расстояние от уровня воды до борта канала обычно принимается 0,2-0,3 как минимум.

Таблица Назначение уклонов каналов

Характеристика воды	Минимальная скорость, м/с
Сточная вода до песколовок После песколовок до первичных отстойников После первичных отстойников После биологической очистки до вторичных отстойников После вторичных отстойников На выпуске	0,9 0,75 0,6 0,75 0,5-0,4 0,4

Сопряжение участков выполняется по уровням воды, а при уменьшении ее глубины - по дну каналов, т. е. с перепадом.

Обычно уклоны каналов принимаются близкими к уклонам поверхности земли, но если последние настолько велики, что скорость в каналах превышает 1,5-2 м/с, необходимо предусматривать перепады.

На выходе воды из распределительной чаши формируется перепад, м, необходимый для того, чтобы водослив не был затоплен:

0,4H, (13.1)

где

, (13.2)

где m = 0,33 - коэффициент расхода водослива; b - длина порога, м, (принимается на 0,05-0,1 м больше диаметра отводной трубы).

Результаты гидравлического расчета сводятся в таблицу и используются при построении продольного профиля «по воде».

Значение потерь напора в сооружениях и конструктивные перепады приведены в табл.

Пример.

Произвести гидравлический расчет коммуникаций для транспортировки сточных вод на участках 1-15. Расчетный расход сточных вод, поступающих на станцию очистки, составляет 0,3 м³/с. Расчетный расход для проектирования коммуникаций сооружений очистки воды принимается согласно [1] с коэффициентом 1,4 и составляет 0,42 м³/с.

Транспортировка воды от приемной камеры до дюкера перед распределительной камерой первичных отстойников осуществляется по каналам с гидравлическим уклоном ? 0,001 с соблюдением рекомендуемых скоростей.

Рис. Расчетная схема: 1 - решетка; 2 - песколовка; 3 - распределительная чаша; 4 - первичный отстойник

Участок 1-2 «Камера гашения напора - магистральный канал»

Длина участка = 20 м. Расход сточных вод на участке = 0,42 м³/с.

Местных потерь напора нет.

Сечение потока воды в канале = 800420 мм, гидравлический уклон = 0,0012, скорость потока = 0,95 м/с > 0,9 м/с.

Потери напора в канале:

= 0,0012 20 = 0,024 м.

Участок 2-3 «Магистральный канал - канал решеток»

Длина участка = 10 м. Расход сточных вод на участке определяется из условия распределения воды на две решетки = 0,21 м³/с.

Местные сопротивления: разделение потока, которое не учитывается, так как в данном месте формируется перепад и поворот лотка на 60 ( = 0,75). Сечение потока воды в канале = 600360 мм, гидравлический уклон = 0,002, скорость потока = 0,97м/с.

Перепад уровней воды на входе в канал участка 2-3:

? = 0,42-0,36 = 0,06 м.

Потери напора в канале:

м.

Участок 3-4 «Канал решеток»

Длина участка = 6 м. Расход сточных вод на участке = 0,21 м³/с.

Местные сопротивления: постепенное расширение при входе в канал решеток с углом расширения 20, потери напора в решетке и постепенное сужение при выходе в канал 4-5.

Сечение потока воды в канале = 1000286 мм, гидравлический уклон = 0,002, скорость потока = 0,73 м/с.

Потери напора при постепенном расширении канала

м.

Потери напора при постепенном сужении канала при выходе в канал 4-5:

м.

Общие потери напора в канале решеток:

м.

Участок 4-5 «Канал после решетки - магистральный канал»

Длина участка = 10 м. Расход сточных вод на участке = 0,21 м³/с.

Местные сопротивления: поворот на 60 ( = 0,75).

Сечение потока воды в канале = 600360 мм, гидравлический уклон = 0,002, скорость потока = 0,97 м/с.

Потери напора в канале:

м.

Участок 5-6 «Магистральный канал»

Длина участка = 10 м. Расход сточных вод на участке = 0,42 м³/с.

Местные сопротивления: слияние потока ( = 1,2).

Сечение потока воды в канале = 800420 мм, гидравлический уклон = 0,0012, скорость потока = 0,95 м/с.

Потери напора в канале:

м.

Участок 6-7 «Канал в песколовке»

Длина участка = 2 м. Расход сточных вод на участке = 0,21 м³/с.

Местные сопротивления: распределение потока ( = 1,5) не учитывается, так как в месте распределения потока формируется перепад.

Сечение потока воды в канале = 600360 мм, гидравлический уклон = 0,002, скорость потока = 0,97 м/с. Перепад уровней воды на входе в канал ? = 0,42-0,36 = 0,06 м.

Потери напора в канале:

= 0,002 2 = 0,004 м.

Участок 7-8 «Песколовка»

Потери напора в песколовке = 0,2 м (принято по табл. 13.1).

Местные потери в песколовке: потери на входе ( = 1,0).

Общие потери напора в песколовке

м.

Участок 8-9 «Канал от песколовки - магистральный канал»

Длина участка = 2 м. Расход сточных вод на участке = 0,21 м³/с.

Местные сопротивления: вход в канал ( = 0,5).

Сечение потока воды в канале = 600360 мм, гидравлический уклон = 0,002, скорость потока = 0,97 м/с.

Общие потери напора в канале:

м.



Участок 10-11 «Дюкер»

Длина участка = 5 м. Расход сточных вод на участке = 0,42 м³/с.

Местные сопротивления: вход в трубу ( = 0,56), два поворота на 90 ( = 0,3) и распределительная чаша ( = 3,0).

Диаметр трубопровода = 600 мм, гидравлический уклон = 0,055, скорость потока = 1,51 м/с.

Общие потери напора в дюкере:

Участок 12-13 «Дюкер к первичному отстойнику»

Длина участка = 20 м. Расход сточных вод на участке

м³/с.

(коэффициент 1,3 принимается, когда количество отстойников равно 2).

Местные сопротивления: вход в трубу ( = 0,56), два поворота на 90 ( = 0,3) и выход из трубы ( = 1,0).

Диаметр трубопровода = 500 мм, гидравлический уклон = 0,006, скорость потока = 1,4 м/с.

Общие потери напора в дюкере:



Участок 13-14 «Отстойник радиальный»

Потери напора = 0,5 м (принято по табл. 13.1).

Участок 14-15 «Отстойник к магистральному трубопроводу»

Длина участка = 6 м.

Местные сопротивления: вход в трубу ( = 0,56), два поворота на 90 ( = 0,3). Расход сточных вод = 0,273 м³/с. Диаметр трубопровода

= 500 мм, уклон дна канала = 0,006, скорость потока V = 1,4 м/с

Общие потери в дюкере:

м.

Участок 15-16 «Магистральный трубопровод»

Длина участка = 15 м.

Местные сопротивления: плавное слияние потоков ( = 1,2).

Расход сточных вод = 0,42 м³/с. Диаметр трубопровода = 600 мм, уклон лотка трубопровода = 0,055, скорость потока V = 1,51 м/с

Общие потери напора

м.

Размещено на Allbest.ru

...