Отстойники рекомендуется применять для очистки природных вод при мутности исходной воды не менее 50мг/л и не более 1500мг/л в двухступенчатых схемах. Горизонтальные отстойники используют на станциях производительностью свыше 30000м³/сут.

Площадь отстойников в плане F_{г. о} определяем по формуле:

Где -коэффициент объемного использования отстойника-1,3;

Q - Расчетный расход обрабатываемой воды, м³/ч

U_{0 -} скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаем по табл.18 из. Для очистки коагулированной воды мутностью 97 мг/л ее значение составляет 0,45-0,5мм/с.

F=1,3*1810,42/3,6*0,5=1307,52м²

Длину отстойника L определим по выражению

Где Н_ср - средняя высота зоны осаждения, назначаем равной 3,0м.;

-расчетная скорость движения воды в начале отстойника-7…10мм/с (для мутности воды 97мг/л)

L=3*7/0,5=42м

Вычислим ширину отстойника В:

Принимаем ширину секции отстойника в осях 6,0м. устраиваем 4 рабочих и 1 резервную секции. Общая ширина сооружения в осях составит 30,0м. При толщине стен отстойника 0,25м ширина секции в чистоте В₁ будет равной 5,75м, а 4 секций В=23м. При принятых размерах

Эти значения не превышают нормативных.

Сбор осветлённой воды предусматриваем желобами с треугольными водосливами. Длина желоба l_ж=2/3L, что составляет 28м.

В каждой секции отстойника предусматриваем устройство двух желобов с расстоянием между ними В₁/2=5,75/2=2,87м.

Определим расход воды по одному желобу g_ж:

g_ж=Q/3600n_cn_ж

где n_{c -} количество секции в отстойнике - 4;

n_ж - число желобов в секции, равно 2.

g_ж=1810,42/ (3600*4*2) =0,063м³/с.

Площадь живого сечения желоба f_ж составит

Где - скорость движения воды в устье желоба, равная 0,7м/с

Принимаем размеры живого сечения желоба в устье м. В начале желоба уровень воды в нем будет минимальным, уклон лотка составит

i=h/l=0,3/28=0,0107

Для свободного излива воды в лоток из отстойника проектируем превышение на 0,2м кромки желобов над расчетным уровнем воды в нем.

Из лотков вода поступает в сборный канал, устраиваемый за торцевой стенкой отстойника. Принимаем ширину канала В_к равной 0,7 м. Расстояние от дна лотков для сбора воды до дна канала определим по формуле:

^1/3+0,2,

Где Q - полная производительность отстойников, равная 1810,42 м³/ч. или 0,5м³/с

^1,3+0,2=0,83м

Удаление осадка из отстойников предусматриваем гидравлическим способом с помощью перфорированных труб.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка в отстойнике W_{ос. ч} определяем по формуле, принимая период работы отстойника между чистками, Т_р=12ч:

Концентрацию взвешенных веществ в поступающей на очистку воде С_в определим по выражению

С_в=М+К_кД_к+0,25Ц,

Где М - мутность исходной воды. г/м³;

К_к - коэффициент, принимаемый для коагулянта - очищенного сульфата алюминия, равный 0,5;

Д_к - доза коагулянта по безводному продукту, принимаемая по табл.16;

Ц - цветность исходной воды, град.

С_в=97+0,5*25,92+0,25*42=120,46г/м³

W_{ос. ч}=12*1810,42* (120,46-10) /4*16000=37,49м³

Для удаления осадка из отстойника предусматриваем укладку в каждой секции n_m=2 перфорированных трубопроводов. Каждый из них должен обеспечить пропуск расхода взвеси g_ос, равный

g_ос = K_pW_{ос. ч}/2*60t_в, м³/с

где К_р - коэффициент разбавления осадка водой при гидравлическом удалении, принимаемый 1,5;

t_в-время удаления осадка, назначаем равным 20 мин

g_ос=1,5*37,49/ (2*60*20) =0,023м³/с

При скорости движения осадка в конце труб =1,0м/с, их диаметр d_{тр. ос}, определенный по формуле:

d_{тр. ос}= (4*Q/) ^0,5

d_{тр. ос} = (4*0,023/ (3,14*1)) ^0,5=0,171м

Принимаем диаметр трубопровода равным 200мм. В этом случае скорость движения осадка в устье труб _ос=1,3м/с.

Отверстия в трубах устраиваем с шагом l₀=500мм, назначаем их диаметр d₀=25 мм, располагаем в шахматном порядке вниз под углом 45 град к оси трубы. Найдем общую площадь отверстий в трубопроводе сброса осадка:

Где L - длина отстойника, м

.42*3,14*0,025²/ (2*0,5) =0,08м²

Отношение суммарной площади отверстий f₀ к площади поперечного сечения трубопровода должно составлять 0,5….0,7. При его значении 0,7, площадь сечения трубопровода должна быть 0,08: 0,7=0,11м², а диаметр450мм. На конце трубопровода предусматриваем установку задвижек Д_у=400мм.

При скорости движения осадка в отверстиях _{ос. от}=1,5м/с, его расход g_ос должен быть не менее 0,08*1,5=0,12м³/с, а скорость в конце труб _ос составит:

_ос=4*0,12/ (3,14*0,45²) =0,75м/с

Объем осадка, накапливаемого в отстойнике, без разбавления его водой, при времени выпуска t_в=20 мин будет равным:

W_{ос. ч}=n_mg_осt_в/К_р=2*60*20*0,12/1,5=192м³

Время накопления осадка в отстойнике:

Т_р=192*4*16000/ (1810,42* (120,46-10)) =61,45ч

Дно отстойника проектируем призматическим с углом наклона граней 45 град.

Расстояние между перфорированными трубами будет равным 5,75/2=2,88 м, ширина нижней грани трапеции 0,85 м, верхней - 2,88 м, высота - 1,0 м.

Определим среднюю площадь поперечного сечения зоны накопления осадка:

F_ос=W_ос/L=192/42=4,6м²

Вычислим площадь трапецеидального сечения осадочной части секции отстойника:

F_тр=2* ( (2,88+0,85) *1/2) =3,73м²

Площадь прямоугольного сечения, заполненная осадком, составит

F_пр=F_ос-F_тр=4,6-3,73=0,87м, Высота 0,87/5,75=0,16м

Найдем общую высоту осадочной части Н_ос

Н_ос=1+0,16=1,16м.

Рассчитаем высоту отстойника в средней части

Н=Н_ср+Н_ос+0,3=3+1,16+0,3=4,46м.

Днище отстойника предусматриваем с уклоном i=0,005 к приямку в начале отстойника. Минимальная высота отстойника Н_min в месте примыкания сборного канала

Н_min=Н-iL/2=4,46-0,005*42/2=4,355м.

Высота отстойника в месте примыкания к распределительному каналу составит

Н_max=Н+iL/2=4,46+0,005*42/2=4,565м.

В начале отстойника устраиваем приямок глубиной 1,0 м для сбора осадка с днища. Приямок оборудован двумя выпусками Д_у=150мм.

8. Расчет скорых фильтров

Расстояние от днища фильтра до низа распределительных труб примем , на это же расстояние выше труб проектируем слой щебня фракцией , далее слой с фракцией принимаем высотой , слой с фракцией - высотой и слой с фракцией - высотой , загрузку из кварцевого песка диаметром назначаем высотой , керамзита крупностью - высотой .

Таким образом, верх фильтрующей загрузки высотой будет располагаться на отметке . Толщину слоя воды над загрузкой примем равной и превышение стен над поверхностью воды в фильтре - . Общая высота стен фильтра составит .

Расчёт системы сбора и отвода промывных вод.

Сбор и отведение промывной воды в боковой канал предусматриваем при помощи желобов полукруглого сечения, расстояние между которыми не должно превышать 2,2 м. При этом условии определим количество желобов в фильтре :

;

Принимаем

Вычислим расход воды , отводимый одним желобом:

.

Ширину желоба найдём по формуле:

, где

- коэффициент, принимаемый для желобов с полукруглым лотком, равным 2;

- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, примем 1,25.

.

Высота прямоугольной части желоба составит:

,

а полукруглого сечения - .

Общая высота желоба в его начале будет , в месте примыкания к боковому каналу при уклоне дна будет равна

Превышение кромок желобов над поверхностью фильтрующей загрузки рассчитаем по выражению:

, где

- высота фильтрующего слоя - ;

- относительное расширение фильтрующей загрузки, которое по табл.23 [1] для двухслойной среды составляет 50%;

.

Конструирование бокового канала.

Ширину канала (в чистоте) примем равной - для размещения под его днищем коллектора промывной воды , который после монтажа обетонируется между боковыми стенами смежных фильтров. Верх коллектора будет располагаться на выше днища фильтра. Принимаем толщину железобетонного перекрытия над коллектором .

Низ желоба предполагается разместить на

выше дна фильтра, или на выше дна канала.

Расчётную величину этого превышения вычислим по формуле:

Она не превышает принятую нами (0,570м), условия норм выполняются.

Определение потерь напора при промывке фильтра и подбор промывных насосов.

Расчётный напор промывного насоса определим по выражению:

, где

- статический напор, вычисляемый как разность отметок кромок желобов фильтров и расчётного уровня в резервуарах чистой воды (РЧВ), из которых производится забор воды на промывку, равный ;

- потери напора в трубопроводах на пути подачи воды от РЧВ до входа в распредсистему.

При расходе промывной воды и рекомендованной скорости её движения диаметр трубопровода составит, . Примем длину трубопровода , потери напора в местных сопротивлениях - 30%.

;

- потери напора в коммуникациях промывного насоса, принимаемые равными ;

- потери напора в распределительной системе фильтра, определяемые по выражению:

, где

- потери напора в гравийных слоях, вычисляем по формуле В.Т. Турчиновича:

, где

- толщина гравийного слоя - 0,54м,

- потери напора в фильтрующей загрузке, определяемые по формуле А.И. Егорова:

, где

- расчётные параметры для кварцевого песка крупностью 0,5…1,2 мм, равные 0,76 и 0,017;

- то же для дробленого керамзита крупностью 1,0…2,0 мм, принимаемые соответственно 0,85 и 0,004;

- толщина слоя песка в двухслойной загрузке - 0,7м;

- то же дроблёного керамзита - 0,5м;

;

Тогда .

По расходу промывной воды, равному и расчетному напору, равному при промывке фильтра подбираем насос 1Д1250-63

9. Расчёт сооружений для обработки промывных вод фильтров и осадков