КОНСТРУКЦИИ ОТСТОЙНИКОВ С НЕПРЕРЫВНЫМ ПРОМЫВОМ НАНОСОВ

Отстойники с непрерывным промывом в отличие от отстойников периодического действия имеют ряд особенностей.

а) камеры отстойников устраивают без резервного объема для аккумуляции наносных отложений, так как здесь поступающие наносы непрерывно смываются, поэтому полную глубину отстойника достаточно принять равной расчетной глубине;

б) уровни воды в камерах остаются постоянными и промыв происходит в условиях напорного потока, в связи с чем требуется значительно меньшая разность уровней верхнего и нижнего бьефов и, следовательно, водозаборное сооружение может быть построено с меньшим подпором уровня реки;

в) скорость падения частиц в камерах таких отстойников значительно больше гидравлической крупности, так как она увеличивается на величину вертикальной скорости, образующейся за счет промывного расхода, в связи с чем заметно сокращается и рабочая длина отстойника;

г) в периоды поступления малого количества наносов эти отстойники могут быть использованы как отстойники с периодическим промывом, если они будут соответствующим образом оборудованы.

Основным недостатком этих отстойников является сравнительно большая затрата воды на удаление единицы объема наносов.

Отстойники с непрерывным промывом устраиваются как однокамерные, так и многокамерные. К настоящему времени предложено и разработано много различных конструкций отстойников, которые отличаются принципами улавливания и удаления наносов.

Отстойник системы Дюфура представляет собой прямоугольную в плане камеру, дно которой устраивают в виде канала с одиночными откосами для концентрации осаждающихся наносов на узкой полосе дна этого канала.

Отличительная особенность отстойника состоит в том, что поток по высоте при входе в отстойник делится на две неравные части; сравнительно небольшая придонная часть потока, содержащая более тяжелые фракции наносов, направляется в продольный донный лоток небольшого сечения, основная же верхняя часть потока, содержащая более мелкие фракции наносов, направляется в отстойную камеру.

Камера отстойника и донный сборно-промывной лоток разделены горизонтальной решеткой со спицами, расположенными нормально к оси камеры.

В конце камеры в торцовой стенке устроены одно над другим два донных отверстия. Нижнее служит для непрерывной промывки наносов, поступающих через отверстия решетки, верхнее — для периодической очистки решетки, когда нижнее отверстие закрыто.

В периоды малой мутности воды такой отстойник может работать с периодическим промывом.

Для непрерывного промыва наносов в отстойниках системы Дюфура, по данным проф. И. В. Егиазарова, затрачивается около 20% расхода канала.

В этом отстойнике выпадающие наносы направляются скатами ребристого дна вниз и поступают в продольные пульповоды.

Необходимые скорости в пульповоде достигаются отделением его от камеры горизонтальными дырчатыми плитами или решетками.

Движение в таком пульповоде становится напорным, что позволяет смывать наносы сравнительно небольшими расходами воды.

Для повышения транспортирующей способности донного и сбросного пульповодов рекомендуется создавать в них поперечную циркуляцию потока путем косого впуска воды или же установкой на стенках пульповода косых (под углом 45°) брусков высотой, равной 0,1 ширины пульповода. По данным наблюдений, такое устройство, создающее винтовое движение, позволяет увеличить транспортирующую способность потока в пульповоде примерно в 1,5—2 раза.

Преимуществами отстойника являются: возможность расположения в водозаборном узле сооружений, сравнительная простота конструкции; возможность использования в качестве отстойника периодического действия и пригодность для осаждения как крупных, так и мелких фракций наносов. В рассмотренных конструкциях отстойников очень важно определить поперечные сечения пульповодов и величину просветов донной решетки, изменяющихся по длине отстойника. Вопросы промыва наносов в отстойниках подобных конструкций недостаточно изучены, и для разработки надежных методов расчета требуются специальные исследования.

Круглые в плане отстойники представляют собой сооружения с вертикальными или наклонными бортовыми стенками и бывают в основном двух типов.

1. При малых расходах и достаточной для промыва разности уровней в бьефах обычно применяют конические отстойники, представляющие собой резервуары диаметром до 10 м и глубиной до 4,5 м с конусным днищем, способствующим концентрации оседающих наносов перед входом в промывной пульповод.

Очищаемая вода подводится в центр отстойника по напорному водоводу, а осветленная принимается через кольцевой водослив в сборный лоток и поступает в отводящий канал.

Наносы, выпадая на откосы конуса, скатываются к центральному донному отверстию и далее по сбросному пульповоду отводятся в нижний бьеф.

2. При больших расходах и недостаточной разности уровней воды в бьефе круглые отстойники устраивают меньшей глубины. Диаметр таких отстойников достигает 100, а глубину у борта принимают около 2-2,5 м независимо от диаметра. Дно отстойника имеет уклон, увеличивающийся от 0,05 у краев до 0,15 у центра. Такие уклоны дна оказываются недостаточными для скатывания наносов вниз к донному отверстию под действием силы тяжести. В таких случаях устраивают легкие фермы с наклонными скребками, медленно вращаемые электроприводом вокруг оси (один оборот за 10—15 минут). Ферма имеет одну опору в центре отстойника, а другую — на тележке, которая передвигается по рельсу, уложенному по борту отстойника. Скребки сдвигают осевшие на стенках дна наносы книзу — к донному промывному отверстию.

При невозможности гидравлического промыва наносы из таких отстойников удаляют механическим путем с помощью стационарной насосной установки, гидромонитора, сифона к др.

Круглые отстойники располагают обычно группами (батареями) с распределительными каналами или водоводами, позволяющими включать каждый отстойник отдельно.

Отстойник представляет собой криволинейную в плане камеру с центральным углом поворота 90°.

Удаление наносов основано на принципе использования поперечной циркуляции, возникающей на криволинейном участке. На дне, вдоль основания откоса выпуклого берега, куда циркуляционными токами подгоняются оседающие наносы, размещаются донные промывники, через которые наносы затягиваются в сбросную траншею переменной ширины и отводятся в нижний бьеф.

Количество донных промывников в песколовке 10—12, в гравиеловке 6—8. Наиболее нагружены передние промывники. Необходимый перепад между уровнями в отстойнике и сбросной траншее должен быть для песчаных наносой 0,25 м, а для гравия 0,45 м. Промывной расход составляет около 15% расхода в отстойнике, а при малом количестве наносов (в межень) может быть снижен до 5-10%.

Строительная стоимость криволинейных отстойников ввиду их сравнительно небольшой глубины значительно ниже стоимости прямоугольных.

Многокамерный отстойник с системой донных наносоулавливающих устройств для удаления наносов непрерывным гидравлическим промывом предложен проф. В. А. Шаумяном.

Отстойник совмещен с плотиной и располагается в верхнем бьефе или сдвигается в нижний бьеф. Работа отстойника проверена на моделях в лаборатории и на опытных отстойниках в Тахиаташе и на Каракумском канале.

Рассмотренные выше основные схемы далеко не исчерпывают все возможные типы и варианты отстойников и их деталей.

Волков И. М., Кононенко П. Ф., Федичкин И. К., Гидротехнические сооружения, М., Колос, 1968