При механической очистке из сточной воды удаляются загрязнения, находящиеся в ней главным образом в нерастворенном и частично коллоидном состоянии. К сооружениям механической очистки относятся: решетки, песколовки, первичные отстойники, а также септики, двухъярусные отстойники и осветлители-перегниватели.
Рассмотрим расчет основных сооружений механической очистки.
Решетки
Решетки предназначены для улавливания из сточных вод крупных нерастворимых загрязнений. Они выполняются из круглых, прямоугольных или иной формы металлических стержней. Прозоры между стержнями решетки обычно принимаются b = 0,004; 0,005; 0,006; 0,01; 0,012; 0,016 м.
Рис. 1. Решетка механическая
При расчете решетки общее число прозоров n, шт., определяют по формуле:
, (27)
| где qmax | – | максимальный расход сточных вод, м3/с; |
| b | – | ширина прозора между стержнями решетки [1, п. 9.2.1.1], м; |
| hmax | – | максимальная глубина воды в канале перед решеткой, м; |
| Vp | – | средняя скорость воды в прозорах решетки, принимается равной 0,8¸1,0 м/с – для механизированных решеток [16, п. 5.14; 1]; |
| kз | – | коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, kз = 1,05. |
прозоров.
Таблица 3
Марки решеток и их параметры
| Марка решетки | Ширина решетки Вр, мм | Высота решетки Н, мм | Ширина прозоров b, мм | Число прозоров n | Количество отбросов, л/год×чел. |
| РС-500L | 18,2 | ||||
| РС-5630L | 21,2 | ||||
| РС-1000К | 21,2 | ||||
| РС-1200L | 4; 5 | 144; 122 | 20; 18,2 | ||
| РС-1500М | 4; 5 | 178; 152 | 20; 18,2 | ||
| РС-1900М | 18,2 | ||||
| МГ7Т | |||||
| МГ9Т | |||||
| МГ8Т | |||||
| МГ | |||||
| МГ | 12,8 | ||||
| РМН | 13,8 | ||||
| РГД | 13,8 | ||||
| РМН | |||||
| RS-16 | 18,2 | ||||
| РСФ-01 | |||||
| Примечание: РС – решетка ступенчатая; МГ – механические грабли; РМН – решетки механизированные наклонные; RS – решетка ступенчатая механическая фирмы «MEVA»; РГД – решетка гидравлическая дуговая; РСФ – решетка ступенчатая механическая. |
Таблица 4 [16, табл. 22; 1, п. 9.2.1.2]
Количество рабочих и резервных решеток
| Тип решетки | Число решеток | |
| рабочих | резервных | |
| С механизированными граблями и с прозорами шириной, мм: | ||
| св. 20 | 1 и более | |
| 16 и менее | До 3 Св. 3 | |
| Решетки-дробилки, устанавливаемые: | ||
| на трубопроводах | До 3 | 1 (с ручной очисткой) |
| на каналах | До 3 Св. 3 | |
| С ручной очисткой | – |
По [3] или табл. 3 принимаем решетку марки РС-1200L с числом прозоров nфакт = 144, две рабочих и, согласно табл. 4 [16, табл. 22; 1], одну резервную с размерами канала Вр ´ Н = 1160 ´ 1800 мм.
Рассмотрим в качестве примера определение числа прозоров n при разной ширине прозоров b = 0,01; 0,006; 0,005 м.
При ширине прозоров между стержнями решетки b = 0,01 м общее число прозоров составит:
прозора.
При ширине прозоров между стержнями решетки b = 0,006 м общее число прозоров составит
прозоров.
При ширине прозоров между стержнями решетки b = 0,005 м общее число прозоров составит
прозоров.
После подбора и расчета решетки необходимо сделать ее проверку по скорости в канале перед решеткой и в прозорах решетки на пропуск минимального расхода. Минимальная скорость должна быть не менее 0,4 м/с.
, (28)
| где qmin | – | минимальный расход сточных вод, м3/с; |
| hmin | – | минимальный уровень воды в канале перед решеткой, м; |
| N | – | число принятых решеток, 2 шт. марки РС-1200L. |
м/с ³ 0,4 м/с.
Скорость движения воды в прозорах решетки должна быть 0,8¸1,0 м/с:
, (29)
где nфакт – фактическое количество прозоров в решетке.
м/с.
Обе скорости удовлетворяют требованиям.
Количество отбросов, задерживаемых решетками из городских сточных вод, в зависимости от ширины прозоров может составлять при ширине прозоров от 5 до 80 мм, соответственно от 25 до 1,5 л/ЭЧЖ в год, при средней плотности отбросов 750 кг/м3 [1, п. 9.2.1.2].
Количество уловленных решеткой загрязнений определяется по формуле
, (30)
| где а | – | количество отбросов на 1 человека в год, принимается в зависимости от размеров решетки по [1; 16, табл. 23] или таблица 3, а = 20 л/год·чел; |
| – | приведенное число жителей по взвешенным веществам. |
м3/сут.
Песколовки
Песколовки предназначены для улавливания из сточных вод песка и других минеральных нерастворимых загрязнений. Они бывают горизонтальные, в которых вода движется в горизонтальном направлении с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, где вода движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением, тангенциальные и аэрируемые.
Горизонтальные песколовки с круговым движением воды применяются при расходах сточных вод от 1,4 до 64 тыс. м3/сут. Горизонтальные песколовки с прямолинейным движением воды используются при производительности более 10 тыс. м3/сут, тангенциальные песколовки – при производительности до 50 тыс. м3/сут, аэрируемые песколовки – при производительности свыше 50 тыс. м3/сут в схемах, где проектируются аэротенки и воздуходувные станции [17]. При выборе типа песколовок следует учитывать их эффективность по качеству задерживаемого песка. Так, например, в песке после горизонтальных песколовок содержится органических и минеральных веществ примерно поровну. Песок после тангенциальных и аэрируемых песколовок содержит минеральных веществ 90–92 %.
Песколовки следует рассчитывать на гидравлическую крупность удаляемого песка не более 0,15 мм [1, п. 9.2.2.1], но так как в рекомендации по расчету отсутствуют данные для крупности 0,15 мм, то горизонтальные песколовки рассчитывают на задержание песка крупностью 0,2–0,25 мм или определяют недостающие параметры для d = 0,15 мм экстраполированием. Рекомендуемые скорости и другие параметры приведены в табл. 5 и 6 [16, табл. 27 и 28].
Таблица 5 [16, табл. 27]
Значение Кs в зависимости от типа песколовок
| Диаметр задерживаемых частиц песка, мм | Гидравлическая крупность песка u0, мм/с | Значение Кs в зависимости от типа песколовок и отношения ширины В к глубине Н аэрируемых песколовок | |||
| горизонтальные | аэрируемые | ||||
| В:Н = 1 | В:Н = 1,25 | В:Н = 1,5 | |||
| 0,15 | 13,2 | – | 2,62 | 2,50 | 2,39 |
| 0,20 | 18,7 | 1,7 | 2,43 | 2,25 | 2,08 |
| 0,25 | 24,2 | 1,3 | – | – | – |
Таблица 6 [16, табл. 28]
Расчетные параметры для песколовок различного типа
| Песколовка | Гидравлическая крупность песка u0, мм/с | Скорость движения сточных вод vs, м/с, при притоке | Глубина Н, м | Количество задерживаемого песка, л/чел.×сут. | Влажность песка, % | Содержание песка в осадке, % | |
| минимальном | максимальном | ||||||
| Горизонтальная | 18,7–24,2 | 0,15 | 0,3 | 0,5–2,0 | 0,02 | 55–60 | |
| Аэрируемая | 13,2–18,7 | – | 0,08–0,12 | 0,7–3,5 | 0,03 | 90–95 | |
| Тангенциальная | 18,7–24,2 | – | – | 0,5 | 0,02 | 70–75 |