Расчет отстойника

 

Содержание

Введение………………………………………………………………..………..   3 ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТСТОЙНИКАХ…..…………………...  4 Понятие отстойник и принцип действия……………………..………...   4 Горизонтальные отстойники…………………………………….…….…  7 Вертикальные отстойники………………………………………….……  9 Радиальные отстойники…………………………………………………  12 Интенсификация первичного осветления сточных вод……………. ...  14 ГЛАВА II. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА…………...….  23 2.1.   Задание для расчета……………………………………………….……...  24 2.2.   Исходные данные для расчета…………………………………………..  25 2.3.   Определение габаритов и количество отстойников…………...………  26 2.4.    Определение общего количества осадков……………………..……….  28 2.5.  Расчет расхода кислорода……………………………………………….  32 2.6.    Определение диаметров труб…………………………………………...  34 ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...  36 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………...  37

 

Введение

Актуальность данной темы заключается в том, что отстойники  являются одним из важнейших элементов в системе очистки сточных вод. Данные сооружения определяют, в значительной степени, эффективность функционирования комплекса очистных сооружений в целом. Кроме этого, необходимо учитывать, что после вторичных отстойников сточные воды, содержащие определенную долю взвешенных веществ, сбрасываются в водоем. Поэтому обеспечение эффективной очистки воды на вторичных отстойниках является важнейшим средством защиты поверхностных вод от загрязнения взвешенными веществами.

Наиболее эффективным отстойником в плане удаления взвешенных частиц и осветления воды является горизонтальный отстойник.

Горизонтальный отстойник широко применяется на водоочистных сооружениях, где пропускная способность этого отстойника составляет 15-100 тыс. м3/сут.

Целью курсовой работы является расчет горизонтальных отстойников.

Объект исследования – процесс отстаивания твердых частиц в горизонтальных отстойниках систем водоотведения.

 Предмет исследования – параметры горизонтальных отстойников, определение расхода воздуха и других параметров отстойника.

Для выполнения поставленной цели нужно выполнить ряд задач:

1. Провести обзор литературы об отстойниках
2. Изучить устройство, принцип действия и методы расчета горизонтальных отстойников
3. Провести расчет горизонтальных отстойников
4. Построить принципиальную схему отстойника.

 

 

 

ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТСТОЙНИКАХ

1.1. Понятие отстойник и принцип действия

Отстойники используют для выделения из сточных вод твердых частиц размером менее 0,25 мм. По направлению движения сточной воды в отстойниках их делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинированные. Отстаивание является самым простым, наименее энергоемким и дешевым методом выделения из сточных вод грубодиспергированных примесей с плотностью, отличной от плотности воды. Под действием силы тяжести частицы загрязнений оседают на дно сооружения или всплывают на его поверхность.

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные резервуары, имеющие два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому. Глубина отстойников (Н) равна 1,5 – 4 м, длина 8 – 12 Н, а ширина коридора 3 – 6 м. Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальная скорость движения воды в отстойнике принимают не более 0,01 м/с.

Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут. Продолжительность отстаивания – 1–3 ч. Эффективность отстаивания достигает 60 %.

Относительная простота отстойных сооружений обусловливает их широкое применение на различных стадиях очистки сточной воды и обработки образующихся осадков. В зависимости от своего назначения и расположения в технологических схемах очистки сточных вод отстойные сооружения подразделяются на следующие: отстойники — первичные, вторичные и третичные (контактные резервуары); илоуплотнители; осадкоуплотнители.

Классификация отстойных сооружений [8] по основным технологическим и конструктивным признакам приведена на рис. 1.

Рис.1. Классификация отстойных сооружений

Первичные отстойники располагаются в технологической схеме очистки сточных вод непосредственно за песколовками и предназначаются для выделения взвешенных веществ из сточной воды, что при достигаемом эффекте осветления 40-60% приводит также к снижению величины БПК в осветленной сточной воде на 20-40% от исходного значения.

Во избежание повышенного прироста избыточного активного ила в аэротенках и биопленки в биофильтрах остаточная концентрация взвешенных веществ в осветленной сточной воде после первичных отстойников не должна превышать 100-150 мг/л, что в зависимости от исходной начальной концентрации взвешенных веществ в сточной воде, составляющей 200-500 мг/л, обуславливает выбор наиболее рациональной технологии первичного осветления и требуемой продолжительности отстаивания. Технологическая роль других отстойных сооружений рассматривается ниже в соответствующих разделах курса.

Разнообразные условия формирования городских сточных вод как смеси хозяйственно-бытовых и различных видов производственных стоков обусловливают широкий диапазон изменения дисперсности содержащихся в них взвешенных веществ, их адгезионных свойств и, как следствие, способности их к осаждению.

Одиночное осаждение частиц возможно лишь в монодисперсной, агрегативно-устойчивой системе, когда частицы имеют одинаковые размеры и при осаждении не меняют своей формы и размеров. Однако взвешенные вещества, содержащиеся в городских сточных водах, имеющие преимущественно органическое происхождение, представляют собой полидисперсную агрегативно-неустойчивую систему с большим диапазоном изменения размеров частиц, обладающих хорошими адгезионными свойствами, что обусловливает их агломерацию (скопление) при взаимных столкновениях в процессе осаждения (седиментации), что изменяет форму, размеры, плотность и скорость осаждения частиц полидисперсного состава.

Различают агломерацию частиц в условиях перикинетической (или диффузионной) коагуляции (укрупнение) и ортокинетической (или гравитационной) флокуляции.

Перикинетическая коагуляция имеет место при снижении потенциала частиц в коллоидных системах, в которых размеры агрегирующихся частиц не превышают 0,1 мкм.

Однако в сточных водах основную массовую концентрацию взвешенных веществ составляют грубодиспергированные частицы с размером 1 - 1000 мкм, для которых определяющей является гравитационная или ортокинетическая флокуляция, обусловленная столкновением частиц различного диаметра вследствие разности скоростей их осаждения [3].

1.2. Горизонтальные отстойники

Горизонтальные отстойники представляют собой прямоугольные в плане резервуары, разделенные продольными перегородками на несколько отделений, в которых поток осветляемой воды, распределяемый по ширине сооружения с помощью лотка с впускными отверстиями, движется горизонтально в направлении водослива сборного канала, расположенного противоположного торца отстойника (рис.2).

Выпадающий по длине отстойника осадок перемещается скребком в расположенные на входе в сооружение иловые приямки, откуда под гидростатическим напором выгружается в самотечный трубопровод с последующим его отводом на перекачивающую насосную станцию. Всплывающие нефтемасляные и жировые вещества собираются в конце сооружения в жиросборный лоток, из которого также самотеком отводятся на перекачку.

Достоинства горизонтальных отстойников:

- относительно высокий коэффициент использования объема и достигаемый эффект осветления воды по взвешенным веществам — 50-60%;

-возможность компактного расположения и блокирования с аэротенками.

Использование в типовых проектах сооружений унифицированно и ширины 6 и 9 м стеновых панелей позволяет проектировать горизонтальные отстойники с шириной, равной ширине аэротенков, и объединять эти сооружения в секции.

Рис.2. Схема горизонтального отстойника: 1 — трубопровод для притока сточной воды; 2, 4 — порог для образования равномерного потока; 3 — труба для удаления жира и пены в жировой колодец; 5 — скребок для сгребания ила, осевшего на дно; 6 — выход осветленной воды; 7 — труба для удаления излишка воды; 8 — карман для ила

Недостатки горизонтальных отстойников:

- неудовлетворительная надежность работы используемых в них механизмов для сгребании осадка тележечного или цепного типа, особенно в зимний период;

- горизонтальные отстойники как прямоугольные сооружения при прочих равных условиях имеют более высокий (на 30-40%) расход железобетона на единицу строительного объема, чем радиальные отстойники.

Цилиндрическая форма последних позволяет использовать предварительно напряженную высокопрочную арматуру, в результате чего уменьшаются требуемая толщина стеновых панелей и удельный расход железобетона.

В практике проектирования горизонтальные первичные отстойники широко используются в очистных сооружениях пропускной способностью 15-100 тыс. м3/сут [1].

1.3. Вертикальные  отстойники

Вертикальные отстойники представляют собой круглые в плане резервуары с коническим днищем, в которых поток осветляемой воды движется в вертикальном направлении. В зависимости от типа впускного устройства вертикальные отстойники подразделяются на следующие: с центральным впуском воды; с нисходяще-восходящим движением воды; с периферийным впуском воды. В вертикальных отстойниках с центральным впуском сточная вода подводится лотком к центральной раструбной трубе, опускаясь по которой вниз, осветляемая вода отражается от конусного отражательного щита и поступает в зону осветления (рис.3). В восходящем потоке осветляемой воды происходит флокуляция частиц взвеси, и образующиеся агломерации взвеси, гидравлическая крупность которых превосходит скорость восходящего вертикального потока, выпадают в осадок. Более мелкая извесь, для которой < , выносится с восходящим потоком воды. Для городских сточных вод скорость восходящего потока составляет 0,5-0,7 мм/с.

Осветленная вода собирается периферийным сборным лотком, высота гребня водослива которого определяет уровень воды в отстойнике. Всплывающие вещества жирового состава собираются в центре отстойника кольцевым лотком, из которого отводятся трубопроводом в самотечную иловую сеть.

Выпадающий осадок накапливается в иловой конусной части отстойника, из которой удаляется под гидростатическим напором 1,5-2,0 м через иловую трубу в самотечную иловую сеть. Объем иловой части рассчитывается на двухсуточный объем образующегося осадка. влажность выгружаемого осадка составляет 95%.

Достоинства вертикальных отстойников:

- простота их конструкции;

- удобство в эксплуатации.

 Недостатки вертикальных отстойников:

  - большая глубина сооружений, что ограничивает их максимальный диаметр -9 м;

  - невысокая эффективность осветления воды (обычно не превышающая 40% по снятию взвешенных веществ).

Исследования С.М. Шифрина показали, что в вертикальных первичных отстойниках с центральным впуском образуются обширные вихревые зоны в центральной части сооружения и в районе водосборных лотков, что существенно снижает их коэффициент объемного использования и достигаемый эффект осветления.

Рис.3. Схема вертикального отстойника: 1 - подача воды; 2 - отвод воды; 3 - сброс осадка; 4 - камера хлопьеобразования; 5 - кольцевой сборный лоток; 6 - отражательный конус

Более совершенными с технологической точки зрения являются вертикальные отстойники с нисходяще-восходящим потоком осветляемой воды (рис.4). В отстойнике этого типа зона осветления разделена по лупогружной перегородкой на две равные по площади зеркала воды части.

Сточная вода поступает в центральную часть по лотку или трубопроводу и через зубчатый водослив отражательным козырьком распределятся по площади зоны осветления, где происходит нисходящее движения потока осветляемой воды, обеспечивающее лучшее совпадение направлений векторов движения потока воды и выпадения агломерирующейся взвеси, чем в типовых вертикальных отстойниках с центральной распределительной трубой [2].

Рис.4. Первичный вертикальный отстойник с нисходяще-восходящим потоком: 1 - приемная камера; 2 - подающий трубопровод; 3, 4 - трубопровод и воронка соответственно для удаления плавающих веществ; 5 - зубчатый распределительный водослив; 6 - отражательный козырек; 7 — распределительный лоток; 8 - периферийный сборный лоток осветленной воды; 9 - отводящий трубопровод; 10 - кольцевая зона восходящего движения; 11 - кольцевая перегородка; 12 - трубопровод для выпуска осадка