Расчет основных сооружений очистной станции

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Определение производительности очистных сооружений

Производительность очистных сооружений определяем по формуле:

При этом:

,

где - расход на тушение пожара, л/с; - количество пожаров, равен 2 (зависит от количества населения); - продолжительность тушения 3 часа; - коэффициент, учитывающий потребление воды очистными сооружениями на собственные нужды. Принимаем его равным 14%.

.

Часовой расход очистных сооружений определяем по формуле:

.

2. Выбор и обоснование технологической схемы очистки воды и состава очистных сооружений

Метод обработки воды и необходимый для этого состав очистных сооружений устанавливаются в зависимости от производительности и качества воды в источнике, определяемого физико-химическими и бактериологическими показателями и требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

3. Расчет сооружений реагентного хозяйства

Реагентное хозяйство включает в себя:

1. склад для хранения,

2. расходные и растворные баки,

3. насосы-дозаторы,

Склад должен быть рассчитан на хранение коагулянта в течении 30 суток, флокулянта - 7-10 суток.

Растворные баки рассчитываются на время приготовления - 10-12 часов, при мокром хранении - на 30 суток.

Количество растворных баков должно быть не менее 3-х.

Расходные баки нужны для того, чтобы довести раствор коагулянта до нужной концентрации (<12%). Количество баков должно быть не менее 2-х.

Определение доз реагентов.

Доза коагулянта определяется по цветности, а затем по мутности. По цветности доза коагулянта определяется по формуле:

,

где Ц - цветность, °.

Дозу коагулянта по мутности определяем по таблице 16 СНиП 2.04.02-85. Доза коагулянта по мутности. Расчетной дозу принимаем 35,78 мг/л.

Расчет основных сооружений реагентного хозяйства.

Определение часового расхода коагулянта:



Определение расхода воды необходимого для приготовления 17% раствора (использую очищенный коагулянт):

Определим массу реагента по безводной соли на время приготовления раствора. Время приготовление раствора 11 часов, так как хранение коагулянта сухое.

Определим массу коагулянта в растворном баке с учетом воды:

Определим количество воды, необходимое для приготовления с учетом времени приготовления реагента:

( номер)

Используем очищенный коагулянт с содержанием 19%.

Определим массу товарного продукта с учетом всех примесей (в том числе воды):

где 492 - молекулярный вес без учета , 102 - молекулярный вес .

Определим массу твердого продукта с учетом примесей и воды:

Определим количество воды, необходимое для приготовления 17% раствора коагулянта:

где:

,

тогда :

Определим массу общего раствора реагента:

Определим общий объем растворных баков:

Принимаем 4 резервуара. Тогда фактический объем одного бака будет равен 1,2 м3 ,а с учетом 10% запаса получаем 1,32 м3. Размеры бака - 1х1х1,4.

Рассчитаем объем расходных баков:

Где В=12%, Bp=17%.

Я принимаю 3 расходных бака, тогда фактический объем одного бака (с учетом 10% запаса):

.

С учетом коэффициента запаса объем получаем 1,04 м3. Принимаю глубину бака 1,0 м, тогда размеры бака будут 1,15 х 1,15 х 1,0 м.

Дозу флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов) следует принимать: поли акриламида (ПАА) по безводному продукту при вводе перед отстойниками. Доза безводного ПАА 0,3 мг/л, так как мутность 120 мг/л, цветность 80.

Поли акриламид следует применять в виде раствора с концентрацией полимера 0,1%. Раствор приготавливаем из 8%-ого ПАА в течении 12 часов. Объем расходных баков (так же как и растворных) находим по формуле:

Принимаем один бак размерами 1м*2м*2м, глубина, ширина, длина соответственно. Определим расход:

Секундный расход равен

Приготовление раствора из технического поли акриламида надлежит производить в баках с механическими лопастными мешалками. ПАА готовим с помощью установки УРП-2 производительностью 300 л/ч 0,1%-ого раствора ПАА. Продолжительность приготовления раствора из ПАА геля 25-40 мин.

Расчет воздуходувок и воздухопроводов.

Определим расход сжатого воздуха требуемого для обеспечения работы растворных баков. Количество сжатого воздуха, подаваемого в растворные баки, определим по формуле:

Интенсивность подачи воздуха для растворного бака по СНиП п. 6.23; - количество растворных баков, равное 4; - площадь поперечного сечения растворного бака, равна 1 м2. Тогда расход воздуха для растворных баков:

Расход воздуха для расходных баков определяется аналогично. Интенсивность подачи воздуха для расходного бака . Тогда расход воздуха для расходного бака равен . Общий расход сжатого воздуха, требуемый для обеспечения работы растворных и расходных баков:

Таким требованиям удовлетворяет воздуходувка ВР-2.1 ССМ.

Подбор насосов дозаторов реагентов.

Для перекачки и дозирования реагентов необходимо применять насосы-дозаторы. Производительность насоса определяется по формуле:

где - объем расходного бака; - время, на которое заготавливают раствор коагулянта.

Использую насос-дозатор HD с подачей воздуха 160 л/ч.

4. Расчет основных сооружений очистной станции

Расчет микрофильтров.

По исходным данным содержание планктона составляет 2550 кл/мл, значит, необходима стадия предварительного осветления. В качестве специальных сооружений по предварительному осветлению исходной воды применяем микрофильтры. Оборудование подбираем по часовому расходу.

Выбираю ротационные микрофильтры с производительностью 1200 м3/ч. Тогда количество микрофильтров равно:



Получается 2 микрофильтра, 1 резервный.

Расчет смесительного устройства.

Смесители предназначены для быстрого и равномерного распределения реагентов в объеме обрабатываемой воды, что способствует более благоприятному протеканию последующих реакций. Так как производительность 42204 м3/сут, то применяю смеситель коридорного типа. Принимаю 3 смесителя. Число поворотов потока равно 10 по СНиП 2.04.02-84. Ширина одного коридора определяется по формуле:

- скорость воды в начале смесителя, принимаю 1,2 м/с; - высота смесителя, принимаю 2 м. Тогда:

Скорость в конце смесителя равна 0,6 м/с. Ширина каждого коридора увеличивается, так как скорость в каждом коридоре уменьшается на 0,06 м/с. Ширина последующих коридоров определяется аналогично ширине первого.

Общая ширина определяется по формуле:

- толщина перегородок, 0,16 м

Площадь смесителя определяем по формуле:

- объем смесителя, - высота смесителя, равна 2 м. определяется как:

 - время пребывания воды в смесителе, 3 минуты; - расход на один смеситель, равен 668,66 м3/ч.

Длину смесителя определяем по формуле:

Расчет камер хлопьеобразования.

Вихревая камеры хлопьеобразования выполняется в форме усеченного пирамидального или конусообразного резервуара с углом между его стенками 50...70°. Процесс хлопьеобразования в вихревой камере заканчивается значительно быстрее, чем в камерах других типов. Объем камеры хлопьеобразования определяем по формуле:

,

где - время пребывания воды в камере, принимаю равным 6 минут, так как вода исходная мутная. Тогда объем камеры (принимаем 2 рабочих камеры, 1 резервную):

Расход на одну камеру получается 1003 м3/ч =278,6 л/с. Площадь поперечного сечения верхней части камеры:

где - скорость восходящего потока на выходе из камеры, равна 4 мм/с; на входе скорость потока =0,7 м/с. Скорость движения воды в трубопроводе от смесителя к камере принимаю 1м/с.

Так как ширина отстойника 40,59 м, а камеры хлопьеобразования необходимо пристроить к отстойникам, то ширина камеры:

Из площади камеры находим:

Диаметр подводящего трубопровода определяем: Ш500 мм, н=1,34 м/с. Тогда площадь поперечного сечения нижней части камеры:

Угол конусности принят 60°, высоту пирамидальной части находим геометрически, получаем h=3,89м. Объем пирамидальной части определяем по формуле

Объем верхней надставки определим по формуле:

Высоту надставной части определяем по формуле:

Площадь поперечного сечения желоба при двухпоточном направлении к отводящему трубопроводу составляет:



где Vж - скорость движения воды в желобе, равная 0,1 м/с,

Принимаем ширину желоба 0,6 м, тогда высоту найдем по формуле:

Необходимое количество затепленных отверстий диаметром, равным 50 мм, определяется по формуле:

где - площадь отверстия, равная 0,0019 м2.

Желоб располагается по периметру камеры, который равен 37,46 м. Шаг оси затопленных отверстий определяем:

Расчет горизонтальных отстойников.

Горизонтальные отстойники рекомендуется применять при производительности сооружений более 30000 м3/сут, состоянии взвешенных веществ до 1500 мг/л и любой цветности. По высоте отстойника различают две зоны: осаждения взвеси и накопления и уплотнения осадка.

Суммарная площадь горизонтальных отстойников определяется по формуле:

- гидравлическая крупность, равная 0,6 при коагулировании, но так как используем и флокулянт, то гидравлическая крупность увеличивается на 20%, а значит, равна 0,72 мм/с; по СНиП 2.04.02-84 принимаем 1,3.

Длину отстойника определим по формуле:

,

- средняя высота зоны осаждения, принимаю 3,0 м; - расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника для мутных вод 9 мм/с.

Ширина горизонтального отстойника определяется по формуле:

,

- количество отстойников, принимаю 3.

Принимаем 3 секции и 1 резервную на каждый отстойник, тогда ширина одной секции:

При гидравлическом или напорном смыве осадка объем зоны накопления и уплотнения осадка определяется по формуле:

- часовой расход; =3; =20000г/м3, так как мутность 120 мг/л; принимаю 10 г/м3; = 113 ч; определяется по формуле:

- коэффициент, принимаемый для очищенного сульфата алюминия равным 0,5; M - количество взвешенных веществ в исходной воде, 120мг/л; Ц=80°; =0.

Высота отстойника определяется как сумма высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом величины превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м. Средняя высота накопления осадка определяется по формуле:



- площадь одного отстойника, рассчитывается по формуле:

Тогда средняя высота накопления осадка:

Суммарная высота отстойника составит:

Объем одного отстойника определим по формуле:

Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком, определяется по формуле:

=1,5, так как применяю гидравлическое удаление осадка.

Расчет сборной системы для удаления осадка.

Сборная система из перфорированных труб укладывается на дно отстойника по его продольной оси и обеспечивает удаление осадка из отстойника в течение 25 минут. Количество осадка в тоннах, которое необходимо удалить из каждого отстойника, за одну чистку определяется по формуле:

Расход воды, сбрасываемый с осадком по дырчатой трубе, уложенной в каждом коридоре отстойника определяется по формуле:

- среднее содержание взвешенных веществ в осадке в % принимается 3,5%

По таблицам Лукиных определяем диаметр трубопровода для приема осадка, получили Ш250 мм, скорость 0,48м/с, уклон 0,003. Площадь всех отверстий на одной трубе диаметром 350 мм по формуле:

Площадь одного отверстия Ш25 мм:

Количество отверстий на одной трубе:



Шаг оси отверстий, которые, например, размещены в два ряда в шахматном порядке:

Расчет системы удаления осветленной воды.

Осветленная вода из отстойника собирается с помощью горизонтально расположенных по обе стороны от сборных желобов дырчатых труб с затопленными отверстиями. Площадь отверстий в трубах находят, задаваясь скоростью движения воды в них , которая принимается равной 1 м/с:

- расход воды на один желоб, равный 55,72 м3/ч, так как в каждом отстойнике принимаю по 12 желобов.

Диаметр отверстия принимаю 25 мм, тогда площадь одного отверстия:

Дырчатые трубы для рассредоточенного сбора воды располагают на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцевой стенки:



Количество дырчатых труб в отстойнике определяется с учетом того, что расстояние между осями труб должно быть не менее 3 м:

Принимаем 9 труб. Количество отверстий, приходящихся на один отстойник:

Так как в отстойнике 2 желоба, то количество отверстий на один желоб равно 55720 штук.

Количество отверстий, приходящихся на одну трубу:

Место для формулы.

Расстояние по оси между отверстиями:

Расчет желоба для отвода осветленной воды

Воды из дырчатых труб поступает в сборные желоба, которые устанавливаются в отстойнике на продольной стенке на 2/3 длины от торцевой стенки. Излив из трубы в сборные желоба должен быть свободным. Ширину желоба определяем по формуле:

=2; =1,5

Длину желоба найдем по формуле:

Площадь желоба определим из соотношения:

- скорость движения воды в желобах, принимается равной 0,6...0,8 м/с.

Высота желоба определяется:

Вода их желоба отводится в торцевой сборный карман, скорость движения в котором принимается равной 0,8...1,2 м/с. Принимаем 1,2 м/с. Площадь сборного кармана определяется по формуле:

Принимая ширину сборного кармана , определяем его высоту:

Определение потерь напора в горизонтальном отстойнике:

При гидравлическом удалении осадка продольный уклон дна отстойника следует принимать не менее 0,005. Принимаем 0,005, тогда потери напора отстойнике определяем по формуле:

Расчет скорых фильтров.

Вода, поступающая для полного осветления из фильтра, после выхода из отстойников или осветлителей должна содержать не более 8...12 мг/л взвешенных веществ. После фильтрования мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не должна превышать 1,5 мг/л. Помимо взвешенных веществ фильтры задерживать большую часть микроорганизмов, понижать цветность воды до допустимой нормы - 20°, снижать содержание в воде хлорорганических соединений, если таковые образуются в результате предварительного хлорирования исходной воды. Выбираем скорые фильтры с двухслойной загрузкой: интенсивность промывки 14 л/с*м2; продолжительность промывки 7-6 мин, величина относительного расширения 50%; материал загрузки - кварцевый песок, дробленые керамзит или антрацит; наименьший Ш для песка 0,5 мм, для антрацита 0,8 мм, наибольший Ш для песка 0,8 мм, для антрацита 1,1 мм. Высота слоя песка 0,8 м; антрацита - 0,5 м. Скорость фильтрования при нормальном

режиме 10 м/ч, скорость фильтрования при форсированном режиме 12 м/ч. Поддерживающий слой принимаем: крупность зерен 40-20 мм, верхняя граница слоя должна быть на уровне верха распределительной трубы, но не менее чем на 100 мм выше отверстий.

Суммарную площадь скорых фильтров определим по формуле:

где , - интенсивность промывки равна 14 л/с*м2

.

Принимаю 1 промывку, тогда время промывки 0,5 ч.

Количество фильтров на станциях определяется по формуле:

Принимаю 9 штук. Должно обеспечиваться соотношение:

Площадь одного фильтра:

Предположим, что каждый фильтр в плане близок к квадрату. Тогда размеры одного скорого фильтра определим:

Тогда пусть ширина и длина фильтра равны 5,5 м и 6 м соответственно.

Расчет распределительной системы фильтра.

Количество промывной воды, необходимой для одного фильтра:

Диаметр коллектора распределительной системы определим по рекомендуемой скорости входа промывной воды . По секундному расходу, равному 463,4 л/с, подбираем диаметр. Получаем Ш800 мм, скорость . Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстоянии между осями ответвления m=0,25 м и наружном диаметре коллектора , составит:

- длина фильтра, m=0,25 м.

Расход промывной воды, поступающей через одно ответвление, определяется по формуле:

Диаметр труб ответвления определяем так, чтобы скорость не превышала 2м/с. Получаем Ш75 мм, . На ответвлениях трубчатого дренажа следует предусматривать при наличии поддерживающих слоев - отверстия 12 мм. Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали. Общее количество на каждом фильтре при расстоянии между осями ответвлений 250 мм составит

При длине каждого ответвления:

,

шаг оси отверстий на ответвлении должен составлять 150...200 мм. Тогда количество отверстий определим:

Для удаления воздуха из трубопровода, подающего воду на промывку фильтра, в повышенных местах следует предусматривать установку стояков - воздушников диаметром 75...150 мм с установкой на них запорной арматуры или автоматических устройств для выпуска воздуха.

На коллекторе фильтра так же следует предусматривать стояки - воздушники диаметром 50...75 мм, а их количество должно быть при площади 34,6 м2 - один.

Расчет устройства для сбора и отвода воды при промывке

Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого или пятиугольного сечения, размещаемых над поверхностью фильтрующей загрузки. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м. Так как ширина фильтра 5,5 м, то принимаю 2 желоба на расстоянии 2,2 м друг от друга.

Найдем ширину желоба:



- коэффициент, принимаемый для желоба с полукруглым лотком - 2; - расход воды по желобу, м3/с; - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое 1,5.

Так как количество желобов равно 2, то карман боковой. Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны. Лотки имеют уклон 0,01 к сборному каналу.

Высота прямоугольной части желоба:

.

Полезная высота желоба:

.

Конструктивная высота желоба (с учетом толщины стенки):

.

Скорость движения воды в желобах принимается 2 м/с. Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов определяется по формуле:

- высота фильтрующего слоя, равная 0,8 м; - относительное расширение фильтрующей загрузки, равное 50%.

Расчет сборного канала.

Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, откуда отводится в сток. При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее:

- минимально допустимая ширина канала, принимаемая равной 0,7 м. скорость движения воды в конце сборного канала при площади поперечного сечения:

Определение потерь напора при промывке фильтра.

Потери напора слагаются из следующих величин:

Потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра:

- скорость движения воды в коллекторе, м/с; - скорость движения в распределительных трубах, м/с; б - отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора.

Потери напора в фильтрующем слое высотой по формуле А.И. Егорова:

=0,76; - параметры для песка с крупностью зерен 1...2 мм.

Подбор установок для обеззараживания воды.

Выбор метода обеззараживания воды надлежит производить с учетом расхода и качества воды, эффективности ее очистки, условий поставки, транспорта, хранения реагентов, возможности автоматизации процессов и механизации трудоемких работ.

Хлорирование происходит в два этапа. Дозу хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) при хлорировании для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а так же для улучшения санитарного состояния сооружений следует принимать 5 мг/л для первичного хлорирования, 2 мг/л для вторичного хлорирования. Первичное хлорирование происходит за 1-3 мин до ввода коагулянта.

Расчетный часовой расход хлора для первичного хлорирования воды находим по формуле:

Расчетный часовой расход хлора для вторичного хлорирования воды находим по формуле:

Общий расход хлора составит 20,02 кг/час. Данному расходу удовлетворяет хлоратор АХВ-1000/Р24-КЛ-С-24-2Р, максимальный расход по хлору 24 кг/час.

Склад или отсек должен иметь два выхода с противоположных сторон здания или помещения. Склад следует размещать в наземных или полузаглубленных (с устройством двух лестниц) зданиях. Хранение хлора должно предусматриваться в баллонах или контейнерах. В складе следует предусматривать устройства для транспортирования реагентов в нестационарной таре (контейнеры, баллоны).

Расход «хлорной воды» рассчитаем по формуле:

.

.

По данному расходу подбираем диаметр трубопроводов для подачи хлорной воды. Специальные методы кондиционирования воды. В исходной воде содержание фтора менее 0,5 мг/л, значит, требуется фторирование. Определение емкости бака водонапорной башни и резервуаров у насосной станции 2-ого подъема.

Объем бака водонапорной башни определяется по формуле:

,

где - регулирующая емкость, м3, - неприкосновенный противопожарный запас, м3.

Максимальный остаток воды в баке (или его регулирующая емкость) составляет 5,9% от суточного расхода воды, или:

при ошибочном выборе часа опорожнения бака водонапорной башни его регулирующая емкость определяется как сумма абсолютных значений наибольшей положительной и наибольшей отрицательной величины в последней графе таблицы 1.

В баке водонапорной башни предусматривается также хранение противопожарного запаса воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожара в течение 10 мин, то есть

очистной коагулянт растворный двухпоточный

Общий объем бака водонапорной башни составит 3710,6 м3.

Размещено на Allbest.ru