Водопроводные очистные сооружения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

“Водопроводные очистные сооружения”

Содержание

1. Обоснование выбора очистных сооружений

2. Определение расчетной производительности очистной станции

3. Реагентное хозяйство

4. Расчет растворных баков

5. Расчет расходных баков

6. Расчет воздуходувок

7. Склад реагентов

8. Дозаторы реагентов

9. Смесительные устройства

10. Контактный осветлитель

11. Использование воды от промывки фильтров

12. Песковое хозяйство

13. Обеззараживание воды

14. Стабилизационная обработка воды

15. Резервуар чистой воды (РЧВ)

16. Обработка осадка на станции водоподготовки

17. Подсобные и вспомогательные помещения и сооружения очистной станции

Список использованной литературы

1. Обоснование выбора очистных сооружений

Метод обработки воды и состав сооружений устанавливается в зависимости от качества воды в источнике (мутность и цветность) и от производительности станции.

К расчету принимается схема очистных сооружений с контактными осветлителями.

2. Определение расчетной производительности очистной станции

Полная расчетная производительность станции водоподготовки слагается из полезной и расходов воды на собственные нужды фильтровальной станции.

- полезная производительность станции водоподготовки,;

- расход воды на собственные нужды фильтровальной станции, в случае высотной схемы с контактным осветлителем ;

3. Реагентное хозяйство

Доза коагулянта определяется при обработке цветных вод:

[1, п. 6.16];

 - цветность обрабатываемой воды, ;

.

и при обработке мутных вод:

В качестве коагулянта принимается (сернокислый алюминий), доза которого (по безводному веществу) принимаем [1, п. 6.16, табл. 16].

При недостаточной щелочности нужно искусственно подщелачивать воду известью (CaO):

[4, стр. 33];

- щелочность воды, расходуемой на реакцию с безводного вещества;

- максимальная, в период подщелачивания, доза безводного коагулянта,

- минимальная щелочность воды,

;

или содой (Na2CO3):

, т. е.

подщелачивание воды не требуется.

Дозы флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов), применяемых для улучшения процесса хлопьеобразования, при вводе перед контактными осветлителями полиакриламида - [1, п. 6.17]. Флокулянты следует вводить в воду после коагулянта.

Доза хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) принимается: для предварительного хлорирования ; для обеззараживания - [5, стр. 142]. Реагенты рекомендуется вводить за до ввода коагулянтов.

4. Расчет растворных баков

Растворы коагулянтов готовят в растворных баках. Количество растворных баков должно быть не менее трех.

[2, стр. 7];

- полный расход обрабатываемой воды, ;

- число часов, на которое заготовляется раствор, ;

- максимальная доза безводного коагулянта, ;

- концентрация раствора коагулянта в растворном баке, ;

- объемный вес растворов коагулянтов, который принимается равным .



Принимаем 4 растворных бака емкостью каждый с размерами: ; ; (при высоте слоя раствора ); емкость одного растворного бака:

.

5. Расчет расходных баков

В расходных баках растворы коагулянтов разбавляют до рабочей концентрации, затем раствор коагулянта поступает в дозатор. Количество расходных баков должно быть не менее двух. Емкость расходного бака:

- концентрация рабочего раствора в расходном баке, ;

Принимаем 2 расходных бака по каждый с размерами: ; ; (при высоте слоя раствора ); емкость одного расходного бака:

.

Для загрузки растворных баков реагентами применяют вагонетку грузоподъемностью до (при ее емкости ) с опрокидывающимся кузовом, а для удаления шлама из растворных баков - вагонетку без кузова, оборудованную бадьей грузоподъемностью . В здании реагентного хозяйства предусматривается установка тельфера грузоподъемностью .

6. Расчет воздуходувок

Для интенсификации процесса растворения коагулянтов и реагентов в баках предусматривается перемешивание этих растворов в растворных и расходных баках с помощью сжатого воздуха. Интенсивность подачи воздуха принимается: для растворения коагулянта на , для его перемешивания при разбавлении до нужной концентрации в расходных баках на [1, п. 6.23].

Расчетный расход воздуха определяется как произведение площадей баков (в плане) на величину интенсивности подачи воздуха:

а). для растворных баков (одновременно работают 2 бака) при их площади :

;

б). для расходного бака при его площади :

.

Таким образом, общий потребный расход воздуха составит:

.

Устанавливаем 2 воздуходувки (1раб. и 1рез.) марки ВК-3 производительностью ; принимаем электродвигатель мощностью [5, стр. 146].

;

- давление в воздухопроводе (обычно );

- диаметр воздухопровода, ;

,

что входит в пределы нормы [3, стр. 160].

7. Склад реагентов

Для хранения реагентов необходимо устройство склада, рассчитанного на 30-ти суточную наибольшую потребность в реагентах.

Площадь склада для коагулянта:

[4, стр. 52];

- полная производительность очистной станции, ;

- расчетная доза коагулянта по максимальной потребности, ;

- продолжительность хранения коагулянта на складе, ;

- коэффициент, учитывающий дополнительные площади проходов на складе, ;

- содержание безводного коагулянта, ;

- объемный вес коагулянта при загрузке склада навалом, ;

- допустимая высота слоя коагулянта на складе, ;

размеры в плане .

8. Дозаторы реагентов

Назначение дозаторов - подача требуемой дозы реагентов в обрабатываемую воду. В практике очистки воды весьма распространено использование для дозирования растворов и суспензий реагентов насосов-дозаторов. Достоинство их состоит в том, что они компактны, обеспечивают возможность дозирования в напорный трубопровод и могут быть легко автоматизированы.

Производительность насосов для перекачки готовых растворов:

;

- объем расходного бака, ;

- время откачки раствора в расходные баки, .

Напор насосов:

;

- высота подъема реагента, ;

- потери напора в трубопроводах, ориентировочно принимаем

;

- свободный напор, [5, стр. 146];

.

По и подбираем 2 рабочих и 1 резервный насоса марки НД 2500/10.

9. Смесительные устройства

Смесители служат для равномерного распределения реагентов в массе обрабатываемой воды, что способствует более благоприятному протеканию последующих реакций. Смешение должно быть быстрым и осуществляться в течение .

Вертикальный смеситель может быть применен на водоочистных станциях как средней, так и большой производительности при условии, что на 1 смеситель будет приходиться расход воды не свыше .

Принимаем 4 вертикальных (вихревых) смесителя с расходом воды на каждый.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:

;

- скорость восходящего движения воды, .

Диаметр верхней части:

.

Размер входного отверстия принимается в зависимости от диаметра подводящего трубопровода:

принимаем ;

- скорость входа воды в смеситель, [1, п. 6.45].

Трубопровод, подающий обрабатываемую воду в нижнюю часть смесителя, имеет внутренний диаметр , тогда при расходе входная скорость .

Так как внешний диаметр подводящего трубопровода , то размер в плане нижней части смесителя в месте примыкания этого трубопровода должен быть , а площадь нижней части усеченного конуса:

.

Принимаем величину центрального угла . Тогда высота нижней части смесителя:

.

Объем нижней части смесителя:

.

Полный объем смесителя:

,

- продолжительность смешения реагента с массой воды, .

Объем верхней части смесителя:

.

Высота верхней части смесителя:

.

Полная высота смесителя:

.

Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Скорость движения в лотке [1, п. 6.45].

Вода, протекающая по лоткам в направлении бокового кармана, разделяется на 2 параллельных потока. Поэтому расчетный расход каждого потока:

.

Площадь живого сечения сборного лотка:

.

При ширине лотка расчетная высота слоя воды в лотке:

.

Уклон дна лотка принят .

Скорость движения воды в сужениях, отверстиях лотка должна быть не менее [3, стр.165], принимаем ; площадь всех затопленных отверстий в стенках сборного лотка:

.

Отверстия приняты диаметром , т. е. площадью:



Общее количество отверстий:

.

Внутренний периметр лотка:

.

Шаг оси отверстий:

.

Расстояние между отверстиями:

.

Расход воды, протекающей по отводящей трубе, для подачи в осветлитель - . Скорость в этом трубопроводе должна быть , а время пребывания не более . Принят стальной трубопровод наружным диаметром при скорости движения воды в нем .

Потери напора в вертикальном (вихревом) смесителе равны 0,5м [1, п. 6.219].

10. Контактный осветлитель

Определение площади контактного осветлителя.

Необходимая площадь контактных осветлителей:

;

;

- продолжительность работы станции, ;

- скорость фильтрования в нормальном режиме, (при количестве контактных осветлителей более шести) [4, стр.173];

- количество промывок каждого осветлителя за сутки, ;

- интенсивность промывки, ;

- продолжительность промывки осветлителя, ;

- время простоя осветлителя в связи с промывкой, ;

- продолжительность сброса первого фильтрата, ;

.

Количество контактных осветлителей на станции:

.

Площадь одного контактного осветлителя:

.

Так как , принимаем контактный осветлитель с центральным сборным каналом, разделяющим его на 2 отделения; размер каждого отделения в плане принимаем . Таким образом, площадь отделения . Проверяем скорость восходящего потока при форсированном режиме эксплуатации:

;

- количество контактных осветлителей, находящихся в ремонте, [1, п. 6.95].

Таким образом, скорость при форсированном режиме не превышает допустимую скорость движения воды, равную [1, п. 6.130].

Расчет трубчатой распределительной системы.

Расход промывной воды, приходящейся на один контактный осветлитель (одновременно промываются оба отделения):

.

При наличии 2х отделений на каждый коллектор распределительной системы контактного осветлителя приходится расход промывной воды:

.

Принимая скорость движения воды при промывке не более находим диаметр коллектора каждого отделения , отвечающей скорости движения воды .

Наружный диаметр стальной трубы: . Длина 1 ответвления каждого отделения контактного осветлителя:

.

Так как шаг оси ответвлений должен быть , то количество ответвлений в каждом отделении контактного осветлителя:

.

Расход промывной воды, приходящейся на 1 ответвление:

.

Допустимая скорость в трубопроводах распределительной системы должна быть не более диаметр ответвления: , что отвечает скорости движения воды .

Диаметр отверстий в ответвлениях принимаем (рекомендуется в пределах ), а отношение площади всех отверстий распределительной системы к площади осветлителя принимается равным . Тогда количество отверстий на каждом ответвлении:

.

Расстояние между осями отверстий при размещении их в 1 ряд:

Расчет желобов для сбора и отвода промывной воды.

При расходе промывной воды на 1 контактный осветлитель и количестве желобов (по 3 на каждое отделение) расход воды, приходящейся на 1 желоб:

.

Расстояние между осями желобов:

.

Ширина желоба с треугольным основанием:

;

- коэффициент, принимаемый равным 2,1 для желобов с треугольным основанием;



- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины ,принимается в пределах от 1 до 1,5;

.

Высота желоба (полезная):

,

а с учетом толщины стенки:

.

Скорость движения воды в конце желоба .

Высота кромки желоба над поверхностью песчаной загрузки:

;

- высота фильтрующего слоя, ;

- относительное расширение фильтрующей загрузки, ;

.

Расход воды на промывку контактного осветлителя:

.

Таким образом, в неблагоприятных условиях, когда продолжительность рабочего цикла сокращается до 8ч (предельно допустимый минимум 6ч) расход воды на промывку контактных осветлителей превышает 20% общего расхода.

Расчет сборного канала.

Промывная вода из желобов 2х отделений контактного осветлителя свободно изливается в центральный сборный канал, откуда отводится в сток.

Сечение центрального сборного канала прямоугольное, а ширину канала, по условиям эксплуатации, надо принять не менее .

При отводе промывной воды с контактного осветлителя сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов.

Поэтому расстояние от дна желоба до дна сборного канала должно быть не менее:

.

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах его поперечного сечения и составит

, т. е.

больше минимально допустимой скорости при форсированном режиме .

Определение потерь напора при промывке осветлителя.

Потери напора состоят из:

а) потерь напора в отверстиях труб распределительной системы осветлителя: очистный станция осветлитель фильтр

;

б) потерь напора в фильтрующем слое:

;

в) потерь напора в гравийных поддерживающих слоях:

;

г) потерь напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы осветлителя:

;

д) потерь напора на образование скорости во всасывающем и напорном патрубках насосов:

.

Геометрическая высота подъема воды от дна резервуара чистой воды до верхней кромки желобов над осветлителем:

;

- высота кромки желоба над поверхностью осветлителя;

- высота загрузки осветлителя;

- глубина воды в резервуаре.

Напор, который должен развивать насос при промывке контактного осветлителя:

;

- запас напора.

11. Использование воды от промывки фильтров

В целях уменьшения расхода воды для собственных нужд на больших водоочистных станциях целесообразно устройство сооружений, позволяющих повторно использовать сбросную воду после промывки фильтров.

Принимаем повторное использование промывной воды осветлителей с кратковременным отстаиванием ее в аккумулирующих емкостях, предназначенных для приема залповых сбросов. Перед поступлением в аккумулирующие емкости промывная вода пропускается через простейшую песколовку, устраиваемую вблизи здания контактных осветлителей.

Решетка.

Расход воды на промывку 1 осветлителя:

.

аккумулирующая емкость должна состоять из 2х отделений по .

В наиболее напряженный паводковый период производят 3 промывки за сутки, при количестве осветлителей , общее число промывок за сутки .

При этих условиях на каждый цикл использования залпового сброса промывной воды приходится интервал времени:

.

Полагая, что повторно используется промывной воды, а воды сбрасывается с осадком в сток, определяем параметры насосной установки:

а) насоса для перекачки осветленной воды на осветлители - объем воды ; продолжительность перекачки производительность насоса

;

манометрический напор насоса ( - разность отметок горизонта воды в осветлителе и дна аккумулирующей емкости; - потеря напора в трубопроводе от резервуара до осветлителей);

б) насоса для перекачки шламовой воды из аккумулирующей емкости в канализацию: объем жидкости ; продолжительность перекачки производительность насоса

.

Для выполнения обеих операций принимаем 4 однотипных насоса (3 раб. и 1 рез.) марки 12Д-19-60 производительностью и напором .

12. Песковое хозяйство

В установках пескового хозяйства предусматривается подготовка карьерного песка, как для первоначальной загрузки контактных осветлителей, так и для ежегодной его догрузки в размере 10% от общего объёма песчаного фильтрующего материала, кроме того необходима периодическая отмывка загрязнённой загрузки.

Объём песка, загружаемого в осветлители перед пуском станции из 14 осветлителей площадью и высотой загрузки 2,25м, составит:

.

Годовая потребность в дополнительном количестве песка (10%-ная догрузка):

.

Принимаем, что в карьерном сырье содержится 55% песка, пригодного для загрузки контактного осветлителя. Тогда потребность в карьерном сырье перед пуском станции:

Годовая потребность в карьерном сырье для догрузки:

.

Высота слоя складирования песка , следовательно, площадь склада:

.

Принята асфальтированная площадка с размерами в плане (т.е. площадью ).

13. Обеззараживание воды

Обеззараживание воды, применяемое с целью уничтожения имеющихся в ней бактерий, достигается обычно хлорированием воды жидким хлором.

Хлорирование производится в 2 этапа:

1. Предварительное хлорирование - при поступлении воды на очистную станцию, до подачи в нее других реагентов с дозой ;

2. Повторное хлорирование - для обеззараживания после фильтрования с дозой [5, стр. 142].

Расчетный часовой расход хлора для хлорирования воды:

предварительного при :

;

вторичного при :

.

Общий расход хлора:

.

Оптимальные дозы хлора назначают по данным опытной эксплуатации путем пробного хлорирования очищаемой воды.

Производительность хлораторной , поэтому помещение разделено глухой стеной на 2 части с самостоятельными запасными выходами наружу из каждой.

Согласно [1, п. 6.147] подача хлорной воды должна подаваться отдельно на каждое место ввода. На каждую точку ввода принимается по одному хлоратору ЛОНИИ-100, производительностью и габаритными размерами . Также принимается 1 резервный хлоратор.

В аппаратную устанавливаются:

4 вакуумных хлоратора ЛОНИИ-100 с жидкостным измерителем;

4 хлорных баллона (для задержания загрязнения перед поступлением хлорного газа в хлоратор из расходных хлорных баллонов);

Количество расходных и хлорных баллонов определяется по формуле:

;

объём хлора с одного баллона без искусственного подогрева при температуре воздуха в помещении , принимается ;

.

В помещении хлораторной должны находиться также резервные баллоны в количестве не мене суточной потребности, т.е. .

Всего за сутки потребуется:

;

ёмкость баллона.

, следовательно, при хлораторной предусматривается хранение трёхсуточного запаса хлора, что составляет .

Общее количество баллонов, размещаемых на площадях хлораторной:

.

Основной запас хлора хранится на расходном складе, рассчитанным на месячную потребность в хлоре:

.

14. Стабилизационная обработка воды

Для защиты водопроводных труб и оборудования от коррозии и образования отложений следует предусматривать стабилизационную обработку воды.

При отсутствии данных технологических анализов стабильность воды допускается определять по индексу насыщения карбонатом кальция:

;

- водородный показатель, измеренный с помощью , ;

- водородный показатель в условиях насыщения воды карбонатом кальция, определяемый по номограмме [1, приложение 5, рисунок 1], исходя из значений содержания кальция (), общего солесодержания (сухой остаток) (), щёлочности () и температуры воды ()

Щёлочность воды после коагулирования:

;

- щёлочность исходной воды, ;

- доза коагулянта, ;

- эквивалентная масса коагулянта (безводного), принимаемая по [1, п.6.19.] для - ;

.

По [1, приложение 5, рисунок 1] при , , , водородный показатель в условиях насыщения воды .

Так как для предупреждения зарастания труб карбонатом кальция воду следует обрабатывать кислотой (серной или соляной), гексаметафосфатом или триполифосфатом натрия.

Доза кислоты (в расчете на товарный продукт):

;

- коэффициент, определяемый по номограмме [1, приложение 5, рисунок 3], ;

- щелочность воды до стабилизационной обработки, ;

- эквивалентная масса кислоты, для серной кислоты ;

- содержание активной части в товарной кислоте, ;

.

15. Резервуар чистой воды (РЧВ)

РЧВ должны включать регулирующий, пожарный, аварийный, контактный объём воды и дополнительный объём воды на промывку фильтров, т.е.:

,

- регулирующий объём воды:

- отношение максимальной часовой подачи воды к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления, ;

- коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей ёмкости:

[1, формула 4];

- коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, ;

- коэффициент, учитывающий количество человек; количество человек:

;

норма водоотведения на 1 человека в сутки, ;

по [1, таблица 2] ;

.

- объём воды на пожаротушение:

при по [1, таблица 5] расчётное количество одновременных пожаров равно - 3, расход воды на наружное пожаротушение составляет , продолжительность тушения пожара составляет 3 часа по [1, п.2.24].

.

- аварийный объём воды, который составляет 3-х часовой максимальный расход, определяемый согласно [1, п.9.6];

, [1, формула 3];

.

- контактный объём воды для обеспечения требуемого времени контакта воды с реагентами, определяемый согласно [1, п.9.8];

.

.

Согласно [1, п.9.21] общее количество резервуаров одного назначения должно быть не менее 2х. Принимаем 4 резервуара ёмкостью каждый с габаритными размерами .

Максимальный уровень воды в РЧВ должен быть на выше поверхности земли.

Высота воды в резервуаре, соответствующая неприкосновенному запасу:

.

16. Обработка осадка на станции водоподготовки

Образовавшийся осадок обезвоживается на площадках замораживания.

Объем уплотненного осадка на площадках весеннего и летне-осеннего напусков:

;

- расход обрабатываемой воды, ;

- концентрация взвешенных веществ в воде:

;

- количество взвешенных веществ в исходной воде, ;

- доза коагулянта по безводному продукту, ;

- коэффициент, принимаемый для сернокислого алюминия;

- цветность исходной воды,;

- продолжительность расчетного периода, ;

- влажность осадка, ;

плотность осадка, ;

;

Полезная площадь площадок для весеннего и летне-осеннего напусков определяется из условия образования на площадках за эти периоды слоя осадка, равного глубине его промерзания в зимний период:

;

- сумма абсолютных значений отрицательных среднесуточных температур воздуха за период устойчивого мороза; ;

Объем осадка зимой:

;

- расход обрабатываемой воды, ;

- концентрация взвешенных веществ в воде, ;

- продолжительность расчетного периода, ;

- влажность осадка, ;

плотность осадка, ;

.

Высота слоя намораживания:

;

слой осадка выпускаемый за один раз, ;

количество выпусков за зиму;

;

.

.

Принимаем 4 площадки .

17. Подсобные и вспомогательные помещения и сооружения очистной станции

Состав и площади вспомогательных помещений определяется по [1, таблица 31] в зависимости от производительности станции.

1. Химическая лаборатория - ;

2. Бактериологическая лаборатория - ;

3. Помещение для хранения посуды и реактивов - ;

4. Кабинет заведующего лабораторией - ;

5. Комната для дежурного персонала - ;

6. Контрольная лаборатория - ;

7. Кабинет начальника станции - ;

8. Мастерская для текущего ремонта мелкого оборудования и приборов - .

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Москва, 1985г.

2. «Водопроводные очистные сооружения». Методические указания к выполнению курсового проекта, Колоярцев В. А., Пермь, 1998г.

3. «Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий». Справочник проектировщика под редакцией И. А. Назарова, М., Стройиздат, 1977г.

4. «Очистка питьевой и технической воды». В. Ф. Кожинов, Москва, 1971г.

5. «Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений», том 3, Журба М. Г., Москва, 2004г.

Размещено на Allbest.ru