Расчет перегородчатой камеры хлопьеобразования

Перегородчатая камера хлопьеобразования (принимают с горизонтальными отстойниками) представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар с перегородками, образующими 9–11 коридоров шириной не менее 0,7 м, через которые последовательно проходит вода со скоростью 0,2...0,3 м/с в начале камеры и 0,05...0,1 м/с в конце. За счет увеличения ширины коридоров можно регулировать продолжительность пребывания обрабатываемой воды в камере в зависимости от ее качества. Дно коридоров камеры выполняют с продольным уклоном 0,02...0,03° для удаления осадка при чистке. Среднюю глубину камеры принимают 2...2,5 м, емкость камеры рассчитывают на продолжительность пребывания воды в камере 6...30 мин. Время пребывания воды в камере хлопьеобразования зависит от типа камеры и характеристики исходной воды (минимальное время – для мутных вод, максимальное – для цветных вод с пониженной температурой). Отвод воды из камер в отстойники осуществляется без разрушения хлопьев, поэтому рекомендуется скорости в отводящих лотках назначать не более 0,1 м/с, а для мутных и цветных вод – не более 0,05 м/с.

Прямоугольную в плане камеру выполняют из железобетона с перегородками, образующими коридоры шириной 0,7 м. Движение воды в камере может быть горизонтальное или вертикальное (рис. 8.4), что обеспечивает необходимое перемешивание воды.

Камеры с горизонтальным движением воды рекомендуется принимать при производительности станции не менее 40000 м³/сут, а с вертикальным движением воды – не менее 3000 м³/сут.

Число поворотов потока воды принимают 8...10.

Потери напора в камере определяют по формуле

h_к = 0,15·v²·m, (8.22)

где v – скорость движения воды в камере; m – общее число поворотов потока.

Пример. Расчет перегородчатой камеры с горизонтальным движением воды

Исходные данные. Расчетное количество обрабатываемой воды Q_сут = 50000 м³/сут (Q_ч = 2083 м³/ч). Время нахождения воды высокой цветности, малой мутности в камере принимаем t = 20 мин.

б

а

	Рис. 8.4. Перегородчатые камеры хлопьеобразования: а – с вертикальным движением воды: 1 – корпус; 2 – сбросный канал; 3 – подача воды от смесителя; 4 – отвод воды; 5 – выпуск осадка; б – с горизонтальным движением воды: 1 – корпус; 2 – выпуск осадка; 3 – отвод воды; 4 – шибер (промежуточный выпуск); 5 – подача воды от смесителя

Расчет. Объем камеры:

W = Q_ч ·t / 60 = 2083·20 / 60 = 694,3 м³.

Высоту камеры принимаем Н = 3 м, (обычно принимают Н = 2…3 м), тогда площадь камеры (в плане) равна

F = W / H = 694,3 / 3 = 231,4 м².

Ширина коридора при скорости движения воды v = 0,2 м/с составляет, м:

b = Q_ч / (3600·v·H);

b = 2083 / (3600·0,2·3) = 0,96 м.

По нормам минимальная ширина коридора составляет 0,7 м. Данная камера хлопьеобразования должна примыкать к торцевым стенкам горизонтальных отстойников. Из соображений компоновки очистных сооружений необходимо принять длину камеры L равной суммарной ширине горизонтальных отстойников.

Для пропускной способности 50000 м³/сут по типовому проекту ширина отстойника составляет L = 12 м.

Общее число коридоров, шт.:

n = L /(b + d),

где d – толщина железобетонных стенок камеры; d = 0,12 м.

n = 12 / (0,96 + 0,12) = 11,1 шт.

Принимают 11 коридоров, а число поворотов на единицу меньше, то есть m = 10, что соответствует требованиям СНиП 2.04.02-84^*.

Длина каждого коридора (ширина камеры), м:

В = F / L,

В = 231,4 / 12 = 19 м.

Потери напора в камере хлопьеобразования составляют при m = 10 и скорости v = 0,2 м/с.

h_к = 0,15·v²·m = 0,15·0,2²·10 = 0,06 м.

Пример. Перегородчатая камера с вертикальным движением воды

Исходные данные. Расчетное количество обрабатываемой воды Q_сут = 35000 м³/_сут, (Q_ч = 1458 м³/ч). Время пребывания воды в камере (вода средней мутности и цветности) t = 20 мин.

Расчет. Находим общий объем камеры

W = Q_ч·t / 60 = 1458·20 / 60 = 486 м³.

Высоту камеры принимаем равной высоте горизонтального отстойника H = 3,5 м, тогда площадь камеры, м², в плане равна

F = W / H = 486 / 3,5 = 139 м².

Скорость движения воды в камере v = 0,2 м/с, тогда площадь сечения вертикального коридора (ячейки), м²:

f = Q_ч / (3600·v),

f = 1458 / (3600·0,2) = 2 м².

Число ячеек в камере хлопьеобразования n = F / f = 139 / 2 = 69,5, принимаем 70 ячеек.

В каждом ряду по ширине камеры размещается по 7, а по длине − по 10 ячеек.

Общее число поворотов m потока в камере будет

m = n / 7 − 1 = 70 / 7 − 1 = 9.

Размеры каждой ячейки в плане: длина 1,32 м, ширина 1,50 м (размер должен быть не менее 0,7´0,7 м). Полная ширина камеры хлопьеобразования B = 7·1,5 = 10,5 м, а длина камеры L = 10·1,32 = 13,2 м. (Проверка: произведение длины камеры L на ширину камеры В должно быть равно площади F).

Проверка: 13,210,5 = 138,6 м² приблизительно равняется F = 139 м².

Фактическая скорость движения воды в камере с учетом толщины перегородки при фактической площади ячейки f_ф = 1,5·1,32 = 1,98 м²

V_ф = Q_ч / (3600·f_ф) = 1458 / (3600·1,98) = 0,204 м/с.

Потери напора в камере при m = 10 и скорости v = 0,204 м/с составят

h_к = 0,15·v²·m = 0,15·0,204²·10 = 0,062 м.

8.6. Расчет вихревой (вертикальной) камеры хлопьеобразования

Вихревая камера хлопьеобразования, предложенная Е.Н. Тетерки­ным, выполнена в виде железобетонного конического или пирамидального резервуара (с углом конусности 50...70°), обращенного углом вниз. Обычно ее встраивают в горизонтальный отстойник и располагают вплотную к нему. Перемешивание воды в камере происходит при ее движении снизу вверх за счет уменьшения скорости движения (от 0,8...1,2 до 0,004...0,005 м/с) в результате резкого увеличения площади поперечного сечения. Время пребывания воды в камере составляет от 6 (для мутных вод) до 12 мин (для цветных вод). Передачу воды из камеры в отстойники следует осуществлять при скорости ее движения в сборных лотках или трубах, а также в их отверстиях не более 0,05 м/с для цветных вод и 0,1 м/с – для мутных вод.

Вода от смесителя к камере хлопьеобразования подается по трубо­проводу (1) со скоростью 0,7...1 м/с.

Обрабатываемую воду вводят в нижнюю часть камеры (рис. 8.5), при этом скорость входа должна быть 0,7... 1,2 м/с, а скорость восходящего потока на выходе из камеры – 4...5 мм/с. Время пребывания воды в камере 6...12 мин. Осветленная вода отводится к фильтрам по трубопроводу (3).

Рис. 8.5. Вертикальная (вихревая) камера хлопьеобразования: 1 – подача воды от смесителя; 2 – корпус; 3 – отвод воды; 4 – опорожнение

Пример. Расчет вихревой камеры хлопьеобразования

Исходные данные. Заданная пропускная способность вихревой камеры хлопьеобразования со сборным кольцевым желобом Q_ч = 80 м³/ч (q_с = 0,022 м³/с).

Расчет. Зная часовой расход и приняв время пребывания его в камере хлопьеобразования t = 8 мин, определяем ее объем:

При скорости восходящего движения воды в верхней части камеры v_в = 5 мм/с = 18 м/ч площадь поперечного сечения верхней ее части и диаметр определяем по формулам:

f_в = Q_ч / v_в = 80 / 18 = 4,45 м²;

м,

а при скорости входа воды v_вх = 0,7 м/с диаметр нижней части камеры, м:

;

Принимаем диаметр нижней части d_н = 222 мм, то есть равным наружному диаметру трубопровода, подающего воду от смесителя в камеру и определяем площадь поперечного сечения, м²:

м².

Скорость входа воды в камеру равна v_вх=q_с/f_н=0,022/0,0379 = 0,58 м/с.

Высота конической части камеры хлопьеобразования при угле конусности α = 50°

Потери напора в вихревой камере хлопьеобразования составляют 0,2...0,3 м на 1 м высоты конуса. Тогда потери напора в конусной части камеры равны

h = 2,52·0,3 = 0,755 м.

Объем конической части камеры, м³:

W_кон = 1/3·h_кон (f_в + f_н + );

W_кон = 1/3·2,52 (4,45 + 0,0317 + м³.

Объем цилиндрической части над конусом, м³:

W_цил = W_к.х – W_кон;

W_цил = 10,7 – 5,52 = 5,18 м³.

При площади сечения камеры f_в = 4,45 м² высота цилиндрической части равна h_ц = W_цил / f_в = 5,18 / 4,45 = 1,16 м.

Полная высота вихревой камеры h_к = 2,52+1,16 = 3,68 м.

Вода, прошедшая камеру хлопьеобразования, собирается верхним кольцевым желобом через затопленные отверстия, размещенные по периметру его внутренней стенки.

При расчетной скорости движения воды в желобе v_ж = 0,1 м/с необходимая площадь поперечного сечения желоба составит:

f_ж = q_c / v_ж = 0,022 / 0,1 = 0,22 м².

Принимаем ширину желоба b_ж = 0,4 м (принимается конструктивно), тогда высота желоба h_ж = f_ж / b_ж = 0,22 / 0,4 = 0,55 м.

Потребное количество затопленных отверстий диаметром 100 мм с площадью f₀ = 0,00785 м² (диаметры отверстий принимаются от 70 до 150 мм) будет составлять

n₀ = q_c / (v_ж·f₀) = 0,022 / (0,1·0,00785) = 28 отверстий.

Периметр кольцевого желоба по внутренней стенке равен

Р = ·D_в = 3,14(2,38 – 2·0,4) = 4,96 м = 4960 мм.

Шаг оси затопленных отверстий е₀ = Р / n₀ = 4960 / 28 = 177,1 мм.

Дата добавления: 2014-12-27