Расчет будет произведен на скорость движения воды в безнапорных трубопроводах 1 м/с. Максимальной расчетной скоростью называют допустимую скорость течения жидкости, не вызывающую снижение механической прочности материала труб при истирающем действии песка и твердых веществ, транспортируемых сточной жидкостью. Эту скорость обычно принимают 4 м/с для неметаллических труб и 8 м/с для металлических труб. В дождевой канализации для неметаллических труб эта скорость может быть принята до
7 м/с, а для металлических 10 м/с, т.к. потоки воды здесь имеют кратковременный характер.
на 150 м3/час
сечение трубопровода равно
S = Q/V = 150/1х 3600 = 0,0417 (м2),
D тр = 
Можно принять трубу электросварную (ГОСТ 10704 – 76) - 245 х 5
на 600 м3/час
сечение трубопровода равно
S = Q/V = 600/1х 3600 = 0,1667 (м2),
D тр = 
Можно принять трубу электросварную (ГОСТ 10704 – 76) - 480 х 5,
отводящие трубы в отстойник выбираем 273 х 8 (ГОСТ 8732-70) в количестве 4 шт. для каждой секции и с дросселирующими заслонками 250 мм.
Насосная на 150 м3/час
По условию эксплуатации выбираем два насоса, для параллельной работы,
КМ 90/20 Насосы КМ – консольный моноблочный, монтируется на валу - фланце электродвигателя.
Насосная на 600 м3/час
По условию эксплуатации выбираем три насоса типа КМ 150-125-250, для параллельной работы. Это позволит более качественно регулировать производительность насосной в целом и увеличит надежность оборудования.
Совместная работа насосов.
Регулирование производительности.
Изменение производительности насоса может осуществляться тремя способами.
1. Изменение числа оборотов насоса, когда приводом является двигатель, допускающий изменение числа оборотов. Этот метод регулирования является наиболее экономичным, т.к. исключаются какие- либо дополнительные потери напора.
2. При неизменном числе оборотов производительность насоса чаще всего регулируется при помощи задвижки на нагнетательном трубопроводе. Прикрытием задвижки создается добавочное сопротивление, которое уменьшает производительность насоса. Иногда прикрывают задвижку на всасывающем трубопроводе, но рекомендовать этого нельзя, т.к. высота всасывания может достичь такой величины, при которой в насосе возникнет кавитация.
Методы регулирования дросселированием являются не экономичными вследствие бесполезного расходования энергии на преодоление сопротивление задвижки 3. Если производительность насоса должна быть изменена на длительное время, то вместо дросселирования следует иметь два комплекта колес насоса, один – для максимальной производительности насоса, второй, уменьшенным путем обточки диаметром колеса, - для минимальной производительности насоса, имеется третий способ – регулированием частоты в электрической сети.
Рис.1. Компьютерная модель ЛОС поверхностного стока на 150 м3/час
Поскольку поступление поверхностных стоков имеет очень неравномерный характер, то регулирование производительности очистных сооружений будем осуществлять путем включения или отключения насосов, собранных в технологическую схему параллельно, и не зависимо друга от друга, каждый насос дросселирующей заслонкой будет настроен индивидуально. Для гидравлической развязки, во избежание обратного движения воды с входа на прием насоса, в напорном трубопроводе будет установлен обратный клапан. Управление насосами возможно как в автоматическом режиме с помощью датчиков уровня, так и в ручном режиме.
Расчет отстойника
Для увеличения эффективности удаления взвеси в отстойниках будут установлены тонкие сетки на всю ширину живого сечения отстойника, по патенту а200707766 UA. Это позволит стабилизировать горизонтальную скорость движения воды, уменьшит завихрения во второй рабочей зоне, а также ликвидируются «мертвые зоны» в отстойнике. Данное предложение более экономично по сравнению с методом тонкослойного отстаивания. Время отстаивания на максимальной производительности зададим 15 мин, что подтверждается исследованиями [5].
Отстойник на 150 м3/час
Ширину одной секции отстойника принимаем 2400мм, глубину отстойной части
1500 мм.
Определим длину отстойной части.
V = Q/BШ
V= 150: (2 х 2,4 х 1,5 х 3600) = 0,0058 (м/с) = 5,8 мм/с - горизонтальная
средняя скорость движения воды в отстойнике.
Длина второй зоны отстойника равна
L = VT = 5,8 х 15 х 60 = 5220 (мм)
За время T = 15 мин = 900с взвесь с гидравлической крупностью 0,4 мм опуститься на глубину
H = U T = 0,4 х 900 = 360 (мм)
При наличие гидрозатвора перед отводящей трубой и ламинарном течение данная взвесь не попадет на следующую ступень очистки.
Отстойник на 600 м3/час
Определим объем отстойной части при 15 минутном отстаивании: 600: 4 = 150 (м3).
Зададим глубину отстойной части 1,5 м, ширину одной секции 6 м, тогда длина отстойника будет определяться 150: (2 х 1,5 х 6) = 8,33 (м), к этому размеру надо прибавить длину зон 1 и 3 отстойника.
Рис.1. Компьютерная модель ЛОС поверхностного стока на 600 м3/час
Горизонтальная скорость очищаемой воды:
V= 600: (2 х 6 х 1,5 х 3600) = 0,0093 (м/с) = 9,3 мм/с < 10 мм/с, что допустимо по эксплуатации.
Приемные емкости
Данные емкости необходимы для гидравлической развязки отстойников с насосной. Расчет их сводится в определении минимального объема для пребывания 5 минутного максимального стока. Таким образом, минимальная емкость приемного резервуара может быть для 150 м3/час = 150: 12 = 12,5 (м3), для 600 м3/час = 600:12 = 50 (м3). В действительности этот объем должен конструктивно быть больше из – за «мертвых зон», не участвующих в технологическом процессе.
Фильтры
Для очистки воды от дисперсных примесей в технологической схеме предусмотрены промышленные нетиповые фильтры по патенту 1086585. К каждому проекту ЛОС ПС фильтры одинаковой конструкции. Они составляют как бы фильтрующий модуль, количество их зависит от общей нагрузки. В данном проекте произведем технологический расчет фильтрующего модуля на 150 м3/час. Конструктивно выбираем двухъярусный фильтр состоящих из трех фильтрующих ячеек. Фильтрующая площадь ячейки 0,245 м2. Общая фильтрующая площадь будет 6 х 0,245 = 1,47 (м2). Максимальная скорость фильтрации 150: 1,47 = 102 (м/час), т.е. близка к возможной максимальной скорости. Для очистных сооружений производительностью 600 м3/час, таких фильтрующих модулей будет 4 шт. Конструктивно можно максимальную скорость фильтрации уменьшить, для ЛОС 150 м3/час на 50%, для ЛОС 600 м3/час – на 25, 50%. Для этого надо поставить дополнительно фильтрующие модули – место над приемной емкостью имеется. Проблема состоит в целесообразности этого. Главное в работе фильтра – это его фильтроцикл, который зависит от качества поступающих стоков. Эту нестабильную характеристику может определить лишь опыт очистки конкретных поверхностных стоков.
Выводы
Основная доля стоимости промышленных сооружений, таких как аккумулирующая емкость и локальные очистные сооружения поверхностного стока, будет определяться объемом бетона, земляных работ. Как следствие этого, сравнение можно провести по показателю – общего объема конструкции. В табл. 3. приведены сравнительные показатели по реализации схемы 2 из рис. 1.
Таблица. 3. Экономическое сравнение объемов бетонных работ
| Характеристика сооружений | Площадь водосбора, га | Объем сооружений, м3 |
| Ливневод 11 | ||
| Аккумулирующая емкость | 19,4 | |
| Локальные очистные сооружения поверхностного стока | ||
| Ливневод 22 | ||
| Аккумулирующая емкость | 77,8 | |
| Локальные очистные сооружения поверхностного стока |
Экономический анализ табл. 3. убедительно доказывает, что лучшим технологическим решением является применение локальных очистных сооружений, вместо аккумулирующих и регулирующих емкостей. Как следствие этому, технологическая концепция [1] должна быть пересмотрена.
Список литературы
1. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки поверхностного стока с территорий промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. - М.: ВНИИВОДГЕО, ВНИИВО, 1983. - 67 с.
2. А. К. Кузин, В.М. Московкин, Демков А.И. и др. «Разработка рекомендаций по водоотведению и очистке поверхностного стока с застроенной территории г. Ялты в пределах водосборов рек Быстрой и Водопадной» Ялта, 1989.- 22с.
3. Хват В. М., Рокшевская А.В,.,. Абромович И.А,. Гонтарь Ю.В,
Беличенко Ю.П. Авторское свидетельство №1142607 «Устройство для регулирования стока рек» 07.08. 1983
4. Хват В. М., Рокшевская А.В,., Калашников В.М., Злотников Б.С.,
Чмелев Ю.А. Авторское свидетельство №1142607 «Система дождевой канализации» 28.02.1985
5. Демура М.В. Проектирование тонкослойных отстойников. К.: Будiвельник, 1981.- 50с.
6. Хват В. М., Рокшевская А.В., Абромович И.А,. Гонтарь Ю.В, Беличенко Ю.П. Авторское свидетельство № 1015621 «Устройство для регулирования стока рек» 07.08. 1983
7. Хват В. М., Рокшевская А.В,., Калашников В.М., Злотников Б.С., Чмелев Ю.А. Авторское свидетельство № 1142607 «Система дождевой канализации» 28.02.1985.