Расчет отстойника

Рис. 11. Схема приемного бункера:

1 - бункер; 2 - пандус; 3 - борт; 4 - скребок; 5 - удаляемый шлам; 6 - труба для выпуска шлама из бункера [7].  
ГЛАВА II. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ОТСТОЙНИКА

     Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный резервуар, имеющий два или более одновременно работающих отделения. Вода движется с одного конца отстойника к другому.

Равномерное распределение сточной воды достигается при помощи поперечного лотка. Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при расходах сточных вод свыше 15000 м3/сут. Эффективность отстаивания достигает 60%.

      В отстойниках каждая частица движется с потоком воды со скоростью u и под действием силы тяжести вниз - wос. Таким образом, скорость перемешивания каждой частицы будет представлять равнодействующую двух этих скоростей. В отстойнике успеют осесть только те частицы, траектория которых пересекает дно отстойника в пределах его длины.

Отстойник со встроенной реакционной камерой 3х секционный. Камера реакции имеет 3 секции с подачей Ca(OH)2 в первую секцию, а коагулянта в трубу подачи воды на очистку. Воздух подается насосом в секции реакционной камеры [4].

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

2.1. Задание для  расчета

    Определить габаритные размеры отстойника с встроенной реакционной камерой и количество отстойников, необходимых для очистки от ионов железа артезианской воды заданной производительности. Определить количество реагентов, необходимых для очистки (объем воздуха и объем 10% раствора известкового молока Ca(OH)2). При заданном количестве коагулянта 0.08 мг/л, определить диаметры трубопроводов для подачи воздуха и Ca(OH)2. Рассчитать вес осадка (шлама) и метод удаления его из отстойника. Начертить схему установки с указанием потоков и их численных значений.

Таблица 1.

L/H	10	15	20	25
K	7.5	10	12	13.5
α	1.33	1.5	1.67	1.82

 

Таблица 2.

Характеристика обрабатываемой воды	Скорость выпадения взвеси U0, мм/сек	Средняя скорость движения воды в отстойнике Vср мм/сек при значениях К равных
		7.5	10	12	13.5
Вода средней мутности с содержанием взвеси 50-250 мг/л, обрабатываемая коагулянтом	0.45	3.4	4.5	5.4	6.1
	0.5	3.8	5.0	6.0	6.8
Мутные воды с содержанием взвешенных веществ более 250 мг/л, обрабатываемые коагулянтом	0.5	3.8	5.0	6.0	6.8
	0.55	4.1	5.5	6.6	7.4
	0.6	4.5	6.0	7.2	8.1

 

2.2. Исходные данные  для расчета

 

Исходные данные:

Пропускная способность -

Перфорация – 70%

При барботаже воздуха через слой воды 6% кислорода.

Начальная кислотность воды рН=5.

Сброс осадка из отстойника производится 1 раз в течение трех суток с продолжительностью 10 мин без выключения отстойника.

Коэффициент разбавления твердой взвеси водой – 1.5

 

 

2.3. Определение  габаритов и количество отстойников

1. Для определения габаритов отстойника при заданном L/H по таблице находим коэффициенты К, α:

 

                                 

 

Вода обрабатывается коагулянтом Al2(SO4)3  Доза  80 мг/м3

 

U0=0.5 мм/с – гидравлическая крупность частиц.

 

По таблице находим среднюю скорость движения воды в отстойнике:

 

2. Площадь отстойника в плане.

       

                

 

3. Ширина отстойника.

              

 

Рекомендуется принимать ширину одного отстойника 9 м.

 

4. Количество отстойников.

 

5. Общее количество отстойников с учетом одного резервного.

                                                      

 

6. Внутри устанавливается 2 перегородки по 3 м шириной.

                                             - ширина секции

 

7. Длина отстойника.

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Рабочая площадь распределительной перфорированной перегородки.

 

Отверстия в перфорированной перегородке начинаются на высоте более 0.3 м.

                            

 

9. Расчетный расход воды на одну секцию.

                  

 

10. Площадь всех отверстий в перегородке.

                                    

 

11. Площадь одного отверстия.

                   

                           

 

12. Количество отверстий.

                     

 

2.4. Определение  общего количества осадков

 

13. Расчет дозы извести необходимой для коррекции рН в воде.

 

Начальная кислотность воды

Конечная кислотность воды

Молярная масса

Молярная масса

Молярная масса

Молярная масса  

Потребуется

 

 

1	-	17
	-	Х

 

 

 

 

На 1 моль ионов водорода потребуется 0.5 Са(ОН)2.

 

14. Объемно-массовая концентрация  Са(ОН)2.

 

              

 

Чтобы повысить рН с 5.0 до 7.0 потребуется добавить Са(ОН)2.

 

                       

 

14. Количество 10% Са(ОН)2.

 

                     

 

16. Расход известкового молока при окислении Fe2+ в Fe3+.

 

 

                

 

55.84	-
3	-	Х

 

 

                      

 

17. Количество 10% Са(ОН)2.

                              

 

18. Общее количество 10% Са(ОН)2.

                             

 

19. Плотность 10% Са(ОН)2.

                           

                           

 

20. Объем 10% Са(ОН)2.

                            

 

21. Количество Fe(OH)3 выпадающего в осадок.

                            

 

55.84	-	106.84
3	-	Х

 

 

22. Количество Fe(OH)3 оседающего за 3 суток.

 

 

23. Количество СаСO3 выпадающего в осадок.

                                

 

55.84	-
3	-	Х

 

24. Количество СаСO3 оседающего за 3 суток.

 

25. Количество Al(OH)3 выпадающего в осадок.

 

 

342.14	-
0.08	-	Х

 

 

26. Количество Al(OH)3 оседающего за 3 суток.

           

 

27. Общее количество осадка.

 

28. Расход Н2О вместе с осадком удаляемым из одного отстойника.

                       

 

- коэффициент разложения

- в воде в откачиваемом  осадке

шт

 

29. Диаметр дренажной трубы.

            Диаметр отверстия дренажной трубы

            Скорость движения осадка по трубе

 

          

Принимаем

 

30. Площадь всех отверстий.

                - коэффициент перфорации трубы

               

              

 

31. Количество отверстий.

             

 

32. Шаг между отверстиями.

                     

 

2.5. Расчет расхода  кислорода

 

33. Расход кислорода в реакционной камере

                       Молярная масса

            

 

33.1 Количество израсходованного  кислорода, рассчитанное по реакции

 

	-	32
3	-

 

 

33.2 Количество добавленного  кислорода

В воде присутствует 4,5 мг/л, а надо 8 мг/л.

 

33.3 Расход кислорода

 

4. Объем кислорода

             

 

В воде растворено только 6% кислорода

 

 

33.5. Объем воздуха в  трех секциях

 

33.6. Объем воздуха в  одной секции

 

34. Расчет габаритов отстойника при реальных условиях

t°возд= 20°С = 293К

Рвозд= 2 атм = 0.2 МПа

rвозд= 1.29 кг/м3

 

34.1. Объем воздуха при  реальных условиях

 

34.2. Плотность воздуха  при реальных условиях

 

34.3. Скорость газа в  трубе

 

2.5. Определение  диаметров труб

 

34.4. Диаметр всех труб  для подачи воздуха

Принимаем

 

34.5. Диаметр трубы для  подачи воздуха

В реакционной камере 3 секции, т.е. 3 трубы для подачи воздуха

 

Принимаем

 

34.6. Количество секций  по длине

Длина трубы подачи воздуха L=9м

 

34.7. Диаметр дренажных  труб

 

34.8. Объем воздуха в отверстии       

                        

 

34.9. Диаметр трубы для  подачи 10% раствора 

Скорость , поступающего самотеком из бака

 

Принимаем

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

      В курсовом проекте был произведен расчет горизонтального отстойника. Первым шагом было ознакомление с отстойниками, изучили их конструктивные составляющие и принцип работы.  В результате расчета определили габаритные размеры отстойника с встроенной реакционной камерой и количество отстойников, необходимых для очистки от ионов железа артезианской воды заданной производительности. Определили количество реагентов, необходимых для очистки (объем воздуха и объем 10% раствора известкового молока Ca(OH)2). Так же рассчитали диаметры трубопроводов для подачи воздуха и Ca(OH)2. Рассчитали вес осадка (шлама) и метод удаления его из отстойника. Построили схему установки с указанием потоков и их численных значений.

     В итоге для отстойника с площадью 1546,3 , шириной 28,6 м и длиной 43 м, необходимое количество отстойников составило n=5шт, общее количество осадка 6,36 тонн, объем воздуха при реальных условиях 65,09 /ч, диаметр трубы для подачи 10% раствора 0,02м, диаметр трубы для подачи воздуха 0,0244 м.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ветошкин А.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы:Учеб. пособие.- Пенза: Изд. Пенз. гос. ун-та, 2004 – 188 с.
2. Родионов А.И. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов/ В.Н. Клушин, Н.С. Торочешников-М.:Химия, 1989.- 512 с.
3. Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов:- М.:Изд. Ассоциации строительных вузов, 2006 – 704 с.
4. Ветошкин А.Г.  Теоретические основы защиты окружающей среды. Учеб. пособие. - Пенза: Изд. ПГАСА, 2002 – 290 с.
5. Ильичев В.Ю. Основы проектирования экобиозащитных систем: Учеб. Пособие для вузов / А.С. Гринин - М.:ЮНИТИ-ДАНА, 2002.- 207с.
6. Алексеев М. И. Динамика функционирования первичного канализационного отстойника / М. И. Алексеев, Ю. А. Ермолин, И. И. Павлинова / Водоснабжение и санитарная техника. – М., 2005.
7. Воронов Ю. В. Водоотведение: Учебник / Ю. В. Воронов, Е. В. Алексеев, В. П. Соломеев, Е. А. Пугачев. – М.: ИНФА-М, 2007. – 415 с.
8. Гнедин К. В. Режим работы и гидравлика горизонтальных отстойников / Гнедин К. В. – К.: Будивельник, 1974. – 224 с.
9. Долина Л. Ф. Проектирование и расчет сооружений и установок для механической очистки производственных сточных вод (Учебное пособие) / Л. Ф. Долина – Днепропетровск: Континент, 2003. – 93 с.
10. Душкин С. С. Водоподготовка и процессы микробиологии: Учеб. пособие / С. С. Душкин, Л. И. Дегтярева. – К.: Вища школа, 1996. – 164 с.
11. Жмур Н. С. Технологические и биохимические процессы очистки сточных вод на сооружениях с аэротенками / Жмур Н. С. – М.: АКВАРОС, 2003. – 512 с.
12. Журба М. Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений / М. Г. Журба, Л. И. Соколов, Ж. М. Говорова / - в 3-х т. – 2-е изд. – М.: АВС, 2004.