Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

“Белорусский государственный университет транспорта”

Строительный факультет

Кафедра "Экология и рациональное использование водных ресурсов"

Курсовой проект

по дисциплине: "Водоподготовка"

На тему: "Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения"

Выполнил:

студент гр. СВ-41

Давыденко Е.С.

Принял:

Децук В.С.

Введение

Очистные сооружения являются одним из составных элементов системы водоснабжения и тесно связаны с ее остальными элементами.

Все разнообразные функции, возлагаемые на очистные сооружения, могут быть сведены к следующим:

1.Удаление из воды содержащихся в ней взвешенных веществ (нерастворимых примесей), что обуславливает снижение ее мутности, данный процесс носит название осветление воды;

2.Устранение веществ, обуславливающих цветность воды, - обесцвечивание воды;

3.Уничтожение содержащихся в воде бактерий, в том числе болезнетворных - обеззараживание воды;

4.Удаление из воды катионов кальция и магния - умягчение воды; снижение общего солесодержания в воде - обессоливание воды; частичное обессоливание воды до остаточной концентрации солей не более 1000 мг/л - опреснение воды.

На очистные сооружения могут быть возложены также отдельные специальные функции - удаление растворенных в воде газов (дегазация), устранение запахов и привкусов природной воды и др.

Для отдельных видов потребителей очистные сооружения как правило должны выполнять комплексно несколько из указанных функций. Решение всех поставленных перед очистными сооружениями задач может проводиться путем использования различных технологических приемов.

В данном курсовом проекте запроектированы очистные сооружения с самотечным движением воды для городского водоснабжения. Источником водоснабжения является река, поэтому на очистные сооружения возложены задачи осветления, обесцвечивания, устранения запахов, привкусов, а также обеззараживания воды. Вода, поданная насосами станции первого подъема, самотеком проходит последовательно все очистные сооружения и поступает в сборный резервуар чистой воды, из которого забирается насосами второго подъема и подается непосредственно потребителям.

1. Анализ качества исходной воды

Обработка воды с целью сделать ее пригодной для питья, хозяйственных целей представляет собой комплекс физических, химических и биологических методов изменения ее первоначального состава. Под обработкой воды понимают не только ее очистку от ряда нежелательных и вредных примесей, но и улучшение природных свойств путем обогащения ее недостающими ингредиентами.

Согласно СанПиНу 10-124 РБ 99 "Вода питьевая" нормативы обобщенных показателей и химических веществ, обозначенных в данном курсовом проекте, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Нормативы обобщенных показателей и химических веществ в питьевой воде

Показатели	Норматив ПДК, мг/дм3	Фактическая Концентрация, мг/дм3	Превышение норматива q, мг/дм3
Цветность источника, град.	20	80	4
Мутность источника, мг/дм3	1,5	290	193
Жесткость воды, мг/экв.дм3 Общая	7	4,2	В норме
Окисляемость КMnO4, мг/дм3	5	8,15	1,63
Показатель рН	В пределах 6-9	7,1	В норме
Привкус, балл	2	2	1
Запах, балл	2	2	1
Фтор, мг/дм3	0,7-1,5	0,80	В норме
Железо, мг/дм3	0,3	0,2	В норме
ПАВ, мг/дм3	0,5	0,9	2,25
Фитопланктон, мг/дм3	0	900	Превышает
Общее солесодержание	1000 (1500)	372	Не превышает
Содержание углекислоты, мг/дм3	0	5	Превышает

Таким образом, определив предельную концентрацию видно, что выходят за норму такие вещества как:

- цветность источника воды;

- мутность источника;

- окисляемость;

- фитопланктон;

- содержание углекислоты;

- фитопланктон.

Для этих показателей воды необходимо будет предусмотреть меры для их нормализации.

Показатель качества воды по цветности относится к 2 классу, по мутности к 2-ому, по окисляемости к 2-ому, по фитопланктону к 1-ему. В зависимости от расчетной максимальной мутности поступающая вода является мутной (св.250 до 1500 мг/дм3 ), в зависимости от расчетного максимального содержания гумусовых веществ, обуславливающих цветность воды, - средней цветности.

2. Определение расчётной производительности водоочистной станции и расчётных расходов, часовых, секундных

Полная расчётная производительность водопроводной очистной станции определяется суммарным расходом воды в сутки максимального водопотребления и на собственные нужды станции (промывка фильтров, потери воды при удалении осадка из отстойников или осветлителей со слоем взвешенного осадка, очистка и промывка технологических сооружений, приготовление растворов реагентов и т.д.) и дополнительным расходом на пожаротушение. Она определяется по формуле

м3/сут, (1)

где б - коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды станции (при сбросе осадка из отстойников или при продувке осветлителей, при промывке скорых фильтров и т. д.) принимается в пределах 1.06-1.08;

- расход воды для суток максимального водопотребления;

- расход воды необходимый для тушения пожаров.

Необходимо рассчитать численность населения, так как на основании этого показателя будут выбраны количество пожаров, расход на их тушение и количество предприятий в данном населенном пункте.

Число жителей определим по формуле

(2)

где qn - норма расхода воды но одного жителя в сутки, принимаем согласно qn = 250л.

Расход воды для суток максимального водопотребления:

(3)

Где Кмакс =1,2

м3.

Тогда численность равна

В населенном пункте имеется 10 промпредприятий. Это определено исходя из численности: на каждые 40000 жителей по одному предприятию согласно [ ]. Расход воды на внутренние пожарные краны принимаем 70 л/с. При численности жителей 25 000 человек и более расход воды определяется как сумма потребного большего расхода плюс 50 % меньшего расхода.

Число одновременных пожаров на промпредприятии принимаем равным количеству предприятий в населенном пункте, т. е. 9.

Дополнительный расход на пожаротушение определим по формуле:

, м3; (4)

где - расчетная продолжительность пожара, 3ч;

и - число одновременных пожаров соответственно в населенном пункте и на промышленных предприятиях=9, =3;

и - расход воды, на один пожар соответственно в населенном пункте и на промышленном предприятии, л/сек.

Следовательно расход воды необходимый для тушения пожаров:

м3.

Тогда полная производительность очистной станции:

м3/сут.

Часовой расход:

м3/сут.

Секундный расход:

м3/с.

3. Технологическая схема очистной станции

Сравнение показателей качества воды источника с требованиями СанПиН 10-124 РБ 99 "Вода питьевая" показывает, что она не удовлетворяет требованиям по цветности, мутности, окисляемости KMnO4, содержанию фитопланктона, ПАВ. Поэтому вода должна подвергаться осветлению, обесцвечиванию и обеззараживанию.

Осветление и обесцвечивание воды коагулированием предусматривается с применением в качестве коагулянта пентооксихлорид алюминияAl2(OH)5Cl, так как с его применением хлопьеобразование идет более интенсивно и ускоряется осаждение коагулированной смеси. Кроме того, уменьшается количество остаточного алюминия в обрабатываемой воде. Его использование не требует применения нержавеющих сталей и противоэрозионной защиты аппаратуры и трубопроводов.

Для обеззараживания воды принимается озонирование, осуществляемое перед поступлением воды в резервуары чистой воды. 7. Удаление из воды привкусов, запахов, нефтепродуктов, ПАВ, фенолов, осуществляется в фильтрах с гранулированным активированным углем.

Учитывая состав воды и производительность станции, в качестве основных технологических сооружений принимаем горизонтальные отстойники и скорые фильтры,. Для осуществления осветления и обесцвечивания воды коагулированием предусматривается контактную камеру, сорбционный фильтр, а также смесители и камеры хлопьеобразования, встроенные в горизонтальные отстойники.

Технологическая схема сооружений приведена на рисунке 1.

Барабанные сетки предназначены для задержания взвешенных и плавающих частиц, главным образом фито- и зоопланктона водохранилищ.

Для ускорения выпадения взвеси применяют коагулирование, осуществляемое путем добавки в обрабатываемую воду химических реагентов (коагулянтов), образующих хлопья, которые, оседая, увлекая за собой взвесь.

Рисунок 1 - Технологическая схема подготовки питьевой воды с горизонтальным отстойникам и скорым фильтром

1 - подача исходной воды; 2 - барабанные сетки; 3 - реагентное хозяйство; 4 - вертикальный смеситель; 5 - вихревая камера хлопьяобразования; 6 - горизонтальный отстойник; 7 - скорый фильтр; 8 - фильтры с ГАУ; 9 ? ёмкость для сбора промывной воды; 10 ? отстойник для промывной воды; 11 -озонирование воды; 12 - РЧВ; 13 - отвод очищенной воды.

Смесители служат для быстрого и равномерного распределения реагентов во всем объеме обрабатываемой воды для обеспечения наиболее полного его использования и ускорения химических реакций. В нашем случае принимаем вертикальный (вихревой) смеситель, так как такой смеситель принимают в широком диапазоне производительности станции, осветления воды и в случае необходимости известкования воды, что может понадобиться для нашей станции.

Камера хлопьеобразования предназначена для создания оптимальных условий образования достаточно крупных хлопьев взвеси, получающихся в процессе гидролиза коагулянтов. В данном курсовом проекте устанавливаем вихревую камеру хлопьеобразования так как ее можно встроить в горизонтальный отстойник, что уменьшит размеры станции. Установка данной камеры также поспособствует лучшему осветлению обрабатываемой воды.

Отстойники предназначены для выделения из воды основной массы взвеси гравитационным осаждением частиц, имеющих плотность, большую чем плотность воды. Но основании данной производительности станции в схеме предусматриваем горизонтальный отстойник, в который встроена камера хлопьеобразования.

Фильтры предназначены для осветления воды. Они пропускают воду через слой зернистого фильтрующего материала, на котором задерживаются вещества, не осевшие после осветлителя. В нашей схеме предусматриваем скорые фильтры. Так как данная обрабатываемая вода превышает показатели мутности и цветности, то целесообразно установить фильтр данного типа. Он поможет стабилизировать воду по выше указанным показателям.

При улучшении качества воды для хозяйственно-питьевых нужд заключительным этапом является ее обеззараживание. В качестве реагентов для обеззараживания можно использовать хлор или какие - либо другие реагенты. В нашем случае примем озонирование, так как оно основано на свойстве озона разлагаться в воде с образованием атомарного кислорода, разрушающего ферментные системы микробных клеток и окисляющего некоторые соединения, придающие воде неприятный запах. Так же озонирование применяют на крупных станциях.

Резервуары чистой воды предназначены для приема очищенной воды и хранения ее при малых расходах в сети.

Насосная станция перекачивает подготовленную воду потребителю.

4. Расчет и подбор оборудования по всем сооружениям очистки воды

4.1 Расчет и подбор сетчатых барабанных фильтров

Сетчатые барабанные фильтры представляют собой барабаны, на которые натянуты микросетки с размерами ячеек 0,3-0,8мм. Материал сетки - никель, фосфористая бронза, нержавеющая сталь, полимерное полотно.. Скорость вращения барабанов не должна превышать 0,1--0,5 м/сек, барабаны погружаются в воду на 4/5 диаметра в камере, которая служит для сбора воды, прошедшей фильтры. Данные фильтры являются автоматически действующими механизмами, в которых все операции осуществляются непрерывно.

Сетчатые барабанные фильтры надлежит устанавливать до подачи в воду реагентов. Скорость фильтрации принимается из расчета 10 - 25 л/сек на 1 м2 полезной площади микросетки, погруженной в воду. Потери напора на микросетке составляют до 0,2 м, общие потери напора на установке - не более 0,5 м. Промывка сетчатых барабанных фильтров должна осуществляться водой, прошедшей через них. Расходы воды на собственные нужды следует принимать: для барабанных сеток - 0,5% и микрофильтров - 1,5% расчетной производительности. Вода для промывки сеток подается с напором не менее 1,5 атм.

Количество резервных сетчатых барабанных фильтров надлежит принимать:

1 - при количестве рабочих агрегатов 1-5;

2 - при количестве рабочих агрегатов 6-10;

3 - при количестве рабочих агрегатов 11 и св.

Количество рабочих барабанных сеток и микрофильтров определяется по выражению:

 , (5)

где Q - полная производительность станции осветления воды, м3/сут;

q - производительность одной барабанной сетки или микрофильтра, м3/сут, принимаемая по таблицам 9, 10 [ ].

Для нашего случая, на основании производительности, принимаем типовую барабанную сетку БС 1,5Ч3 с размерами барабана d=1550 мм, l=3370 мм; размерами ванны L=4196 мм, B=2660 мм и расстоянием от оси до дна C=1000 мм. Производительность сетки составляет 30000 м3/сут, поэтому получаем для нашей станции:

шт.

В зависимости от количества рабочих барабанных сеток принимаем резервные, т. е. одну.

Истинный расход сеток получим следующим образом:

(6)

В результате получим:

.

Определим поперечную площадь ванны:

, (7)

где hв - высота слоя воды в ванне, определяемая как:



Для нашего случая B=2,66 м,

hв= 1+(4/5•1,55 - 1/2• 1,55)=1,465 м.

Поэтому получаем:

.

Скорость воды в ванне определим из выражения:

. (8)

Таким образом, имеем:

Принимая ширину канала Bк=1 м, скорость воды в канале vк=0,6 м/с, находим поперечную площадь канала и его высоту по формулам:

(9)

где vк - скорость воды в канале, принимаем в пределах 0,6 - 1 м/с.

(10)

В результате получаем:

.

Площадь, занимаемая барабанной сеткой с учетом размеров подводящих и отводящих каналов, определяется по формуле:

, (11)

где n - количество ванн, в которых размещаются рабочие и резервные барабанные сетки;

mп, mo - количество подводящих и отводящих каналов;

fв, fп, fo - площади ванн, подводящих и отводящих каналов, м2.

В результате промежуточных вычислений получаем:

; (12)

; (13)

В конечном результате получаем:

Промывка барабанных сеток должна осуществляться водой, прошедшей через них. Расход воды на промывку определяется по формуле

, (14)

где qуд - расход воды на собственные нужды, принимаемый для барабанных сеток - 0,5% расчетной производительности.

Расчетная производительность станции равна 80000 м3/сут.=0,96м3/с.

Находим расход воды на собственные нужды:

.

Окончательно получаем расход воды на промывку:

Зная расход воды qпром=0,0048 м3/с и то, что вода для промывки сеток подается с напором не менее 15 м, выбираем марку насоса К90/20.

5. Расчет реагентного хозяйства и подбор оборудования

5.1 Расчет дозы коагулянта

Первой технологической операцией при подготовке воды для осветления и обесцвечивания с применением реагентов являются приготовление раствора коагулянта и дозирование его в обрабатываемую воду. Комплекс устройств для складирования, хранения, приготовления растворов и дозирования реагентов называют обычно реагентным хозяйством водоочистной станции.

Складирование реагентов возможно навалом в сухом виде либо в специальной таре, а также в виде высококонцентрированных растворов крепостью до 30% в специальных емкостях.

Выбор доз реагентов имеет важное значение, так как требуемый эффект очистки воды должен быть достигнут при условии соблюдения допустимых остаточных концентраций реагентов в воде после ее обработки.

Для ориентировочных расчетов при проектировании доза коагулянта для очистки цветных вод определяется по формуле

(15)

где Ц - цветность воды , градус.

Подставляем численные значения:

Доза коагулянта, считая по безводному продукту, при очистке мутных вод определяется в соответствии с таблицей 2.

Таблица 2 - Доза коагулянта в зависимости от мутности воды

Мутность воды, мг/л	Доза безводного коагулянта для обработки мутных вод, мг/л
До 100	25 35
Св. 100 до 200	30 40
“ 200 “ 400	35 45
“ 400 “ 600	45 50
“ 600 “ 800	50 60
“ 800 “ 1000	60 70
“ 1000 “ 1500	70 80

Наибольшая мутность источника водоснабжения в соответствии с заданием составляет 290 мг/л, поэтому в соответствии с таблицей 2 принимаем дозу коагулянта для осветления воды Дк =45 мг/л.

В соответствии со СниП [1] при одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимается большая из доз коагулянта, определенных по таблице 2 и вышеприведенной формуле для снижения цветности воды, т.е. Дк=45 мг/л.

5.2 Расчет дозы подщилачивающего реагента

При низкой щелочности воды, замедляющей процесс образования и выпадения хлопьев при коагулировании, в воду следует вводить подщелачивающие реагенты, улучшающие процесс хлопьеобразования. Наиболее целесообразно в этом случае применять известь, дозу которой следует рассчитать по формуле

, (16)

где Кщ - количество щелочи, необходимое для подщелачивания воды на 1 мг-экв/л и равное для извести 28 мг/л;

е - эквивалентная масса коагулянта (безводного) принимаемая для пентооксихлорида Al2(OН)5Cl 24,6 мг-экв/л;

Щ - минимальная щелочность воды, мг-экв/л.

Таким образом, в результате получаем отрицательное значение, что свидетельствует о том, что подщелачивания не требуется.

5.3 Расчет растворных и расходных баков для коагулятора

Приготовление раствора реагента осуществляется в растворных и расходных баках. Со склада реагент поступает по мере надобности в растворные баки, где растворяется водой до концентрации 10-17 %. Затем после отстаивания раствор перепускают в расходные баки, где разбавляют водой до концентрации 4-10 %, а потом дозируют в обрабатываемую воду.

Определим суточный расход реагента по формуле:

(17)

где с - содержание вещества в реагенте, %, принимаем в пределах 40-44 %.

Тогда суточный расход равен

Так как суточный расход составляет более 6 т/ сут., он равен 11,924 т/сут., то реагент будет храниться в мокром виде.

При мокром хранении коагулянта для установок большой производительности приготовление крепкого раствора (18 - 30%-ного) производится в растворных баках. Крепкий раствор поступает самотеком или при помощи насосов в емкости-хранилища, располагающиеся по экономическим соображениям обычно вне здания установки.

Склады реагентов обычно совмещают с отделениями для приготовления и хранения их растворов. Оптимальным вариантом в данном случае является расчет склада на хранение 30-суточного запаса, считая по периоду максимального потребления реагентов.

В данном случае для обеспечения 30-суточного запаса пентооксихлорида алюминия необходимо 6 цистерн массой 60 тонн каждая. Пентооксихлорид алюминия хранится в баках, поэтому необходимо рассчитать объем расходного баков.

Для хранения пентооксихлорида алюминия необходимо специальное хранилище. Общий объем хранилища рассчитывается по формуле:

(18)

где n - количество вагонов-цистерн, равное

г - коэффициент, равный 1,2.

Количество баков, расположенных в хранилище, составит 10 штук, каждый размерами: d=3 м, длиной 4,3 м, объемом 30,4м.

Емкость расходного бака W следует определять по формуле

, (19)

где b - концентрация рабочего раствора в расходном баке в %, для установок производительностью более 10 тыс. м3/сутки крепость дозируемого раствора целесообразно принимать равной 10%.

bp - концентрация раствора, поступающего из хранилища, равная 35 %;

n - число часов, затрачиваемых на цикл приготовления реагентов, равное 8-24 ч;

T - время хранения реагента на складе, ч.

Принимаем 3 расходных баков (цистерн), емкостью 14,7 м3 каждый с размерами диаметров 2,5 м и высотой 3 м.

Принимаем еще один резервный бак с теми же размерами.

Для интенсификации процессов перемешивания раствора в расходных баках предусматривается подача сжатого воздуха.

Количество воздуха, необходимое для растворных баков найдем по формуле:

, (20)

где Sр - площадь растворных баков, м2.

I - интенсивность подачи воздуха для растворных баков, принимается

3 - 5дм3/с•м2.

Площадь растворных баков равна

В нашем случае для 3 баков получаем:

Устанавливаем 3 воздуходувки( 2 рабочих и одну резервную ) марки ВК - 6, производительностью 3,6 м3/мин и напором 14 м.

Диаметр воздухопровода определим из известной формулы гидравлики, учитывая скорость движения воздуха в трубах v=10 - 15 м/с :

(21)

где Qвозд - принятый расход воздуха, м3/мин;

v - скорость движения воздуха в трубопроводах, м/с.

В нашем случае получим:

Принимаем стандартный диаметр пластмассовых труб 75 мм.

Кроме магистрального воздухопровода диаметром d = 75 мм устраиваются ответвления диаметрами по 50 мм, система стояков и горизонтальных распределительных дырчатых шлангов диаметрами по 38 мм, располагаемых на взаимных расстояниях 500 мм под решетками растворных баков и по дну расходных баков.

Применение прорезиненных армированных шлангов вызывается тем, что растворы коагулянтов коррозионны по отношению к обычным стальным трубам. Аналогичные шланги диаметром 100 мм применяются для перепуска раствора из растворных баков в расходные и диаметром 50 мм -- для отведения раствора реагента из баков. Вместо прорезиненных шлангов весьма целесообразно применять винипластовые трубы тех же диаметров.

Для загрузки растворных баков реагентами применяют вагонетку грузоподъемностью до 1 т (при ее емкости 0,5 м3) с опрокидывающимся кузовом, а для удаления шлама из растворных баков -- вагонетку без кузова, оборудованную бадьей грузоподъемностью 0,5 т. В здании реагентного хозяйства предусматривается установка тельфера грузоподъемностью 1 т.

Стенки и дно железобетонных баков для растворов реагента покрывают кислотостойкими плитками на кислотостойкой замазке или оклеивают по периметру рубероидом с защитой его изнутри дощатыми щитами.

6. Расчет смесителя

В комплексе очистных сооружений водопроводов одно из важных мест занимают смесительные устройства. Они служат для быстрого и равномерного распределения реагентов во всем объеме обрабатываемой воды для обеспечения наиболее полного его использования и ускорения химических реакций.

По принципу действия различают смесители гидравлического и механического типов.

В смесителях гидравлического типа перемешивание раствора реагента с обрабатываемой водой достигается за счет турбулизации потока.

Наиболее широко применяется гидравлический тип смесителей. Существует несколько видов конструкций смесителей гидравлического типа: перегородчатый, дырчатый, вихревой, коридорный, диафрагмовый, статический.

К механическим смесителям относятся устройства, в которых турбулизация потока достигается вращением лопастей или пропеллеров мешалок электродвигателем. Механические смесители применяются, когда по высотным условиям расположения сооружений нельзя обеспечить перепад уровней воды.

В нашем случае примем и рассчитаем вертикальный (вихревой) смеситель.

Допускаемая гидравлическая нагрузка на сооружение должна находиться в пределах 1200 - 1500м3/ч. Время пребывания воды в смесителе должно быть не более 1,5-2 мин. Центральный угол б между наклонными стенками должен составлять 30-45°. Перемешивание воды в смесителе происходит за счет изменения скорости восходящего потока воды при переходе от узкой (нижней) к широкой (верхней) части смесителя.

Высота верхней части смесителя с вертикальными стенками he должна составлять 1-1,5 м. Скорость восходящего движения воды под водосборным устройством должна быть 30-40 мм/с, благодаря чему частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя производят периферийным лотком со скоростью 0,6 м/с, дырчатыми трубами или затопленной воронкой.

Расчет смесителя сводится к определению геометрических размеров устройства, а также диаметров подводящего и отводного трубопроводов, сборных лотков, сборного кармана и ведется в следующей последовательности.

Число смесителей определяем по формуле:

; (22)

где qсм - расход воды, приходящийся на один смеситель и принимаемый не выше 1200 - 1500 м3/ч.

В нашем случае получаем:

.

Пересчитаем расход на один смеситель:

.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:

, (23)

где vв - скорость восходящего движения воды, принимаемая 90 - 100 м/ч.

В нашем случае получаем:

Если принять верхнюю часть смесителя квадратной в плане, то сторона ее будет иметь размер: .

Трубопровод подающий обрабатываемую воду в нижнюю часть имеет входную скорость vвх = 1 - 1,2 м / сек. Так как диаметр подводящего трубопровода будет равен

то размер в плане нижней части смесителя в месте примыкания этого трубопровода должен быть 640Ч640 мм, а площадь нижней части усеченной пирамиды составит.

Если принять нижнюю часть смесителя квадратной в плане, то сторона ее будет иметь размер:

Тогда высота нижней (пирамидальной) части смесителя:

(24)

Следовательно, для нашего случая, приняв б=350, получаем:

.

Объем пирамидальной части смесителя:

(25)

В результате получаем:

Полный объем смесителя:

, (26)

где t - продолжительность смешения реагента с массой воды, принимаемое 1,5 - 2 мин.

Полный объем смесителя в нашем случае составит:

Объем верхней части смесителя определим как:

, (27)

В нашем случае имеем:

.

Высота верхней части смесителя определяется по формуле:

. (28)

В нашем случае получаем:

Рассчитанная высота hв вкладывается в пределы от 1,0 до 1,5 м.

Полная высота смесителя определяется по формуле:

, (29)

где hстр - высота строительного борта, принимаемая равной 0,3 - 0,5 м;

hк - конструктивный размер, принимается равным 0,3 - 0,5 м.

В результате получаем:

.

Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Скорость движения воды в лотке нл = 0,6 м/с. Вода, протекающая по лоткам в направлении бокового кармана, разделяется на два параллельных потока. Поэтому расчетный расход каждого потока будет:

.

Площадь живого сечения сборного лотка получим по формуле:

. (30)

В результате получаем:

Ширина лотка должна составлять bл= 0,2 - 0,8 м. Принимаем ширину лотка 0,5 м. Расчетная высота слоя в лотке при принятых размерах составит:

Уклон дна лотка принимаем i = 0,02.

Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборного лотка находится по формуле:

, (31)

где vo- скорость движения воды через отверстия лотка, vo= 1 м/с.

В результате имеем:

.

Отверстия принимаем диаметром do= 80 мм. Площадь одного отверстия составит:

.

Общее потребное количество отверстий:

Эти отверстия размещаются по боковой поверхности лотка на глубине ho=110 мм от верхней кромки лотка до оси отверстий.

Внутренний периметр лотка находится по следующей формуле:

. (32)

В результате получаем:

Шаг оси отверстий:

. (33)

Таким образом, получаем:

Далее находим расстояние между отверстиями:

.

Из сборного лотка вода поступает в боковой карман. Размеры кармана принимаются конструктивно с тем, чтобы в нижней его части разместить трубу для отвода воды прошедшей смеситель.

Расход воды, протекающей по отводящей трубе для подачи в камеру хлопьеобразования от одного смесителя равен 322 л/с. Скорость в этом трубопроводе должна быть 0,8-1 м/с, а время пребывания - не более 2 минут. Подбираем диаметр отводной трубы 700 мм, при скорости движения в ней воды 0,83 м/с [ ].

7. Использование воды от промывки фильтров

В комплексе станции очистки воды предусматриваются сооружения для повторного использования промывной воды от фильтров и сооружения обработки осадка отстойников.

Принимаем повторное использование промывной воды фильтров с кратковременным отстаиванием ее в аккумулирующих емкостях, предназначенных для приема залповых сбросов.

На одну промывку скорого фильтра расход воды составляет:

, (133)

гдеF - площадь одного фильтра, м2;

щ - интенсивность промывки скорого фильтра водой, л/с·м2;

t1- продолжительность промывки, мин.

На одну промывку сорбционного фильтра расход воды составляет:

Общий расход воды на промывку фильтров составляет

302,4+241,9=544,3 м3.

Принимаем аккумулирующую емкость, состоящую из трех отделений по 200 м3.

В наиболее напряженный паводковый период производят 3 промывки фильтра в сутки.

Общее число промывок за сутки:

, (134)

гдеN - число фильтров, шт.

Подставляя численные значения:

= 3•(15+11) = 78.

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

(135)

Подставив, получим

Полагая, что повторно используется 80% промывной воды, а 20% воды сбрасывается с осадком в сток, определяем параметры насосной установки:

а) насос для перекачки осветленной воды на фильтр:

принимаем продолжительность перекачки ч,

отсюда производительность насоса

, м3/ч; (136)

Подставляя численные значения:

б) насоса для перекачки шламовой воды из аккумулирующей емкости в канализацию:

принимаем продолжительность перекачки ч; производительность насоса

, м3/ч. (137)

Подставляя численные значения:

м3/ч.

8. Песковое хозяйство

8.1 Расчет установок пескового хозяйства

Кварцевый песок, используемый в качестве загрузки фильтра, должен быть очищен от примесей и иметь определенный гранулометрический состав.

В установках пескового хозяйства предусматривается подготовка карьерного песка как для первоначальной загрузки фильтров, так и для ежегодной его загрузки в размере 10% общего объема песчаного фильтрующего материала.

Объем песка, загружаемого в фильтры перед пуском станции:

, м3, (138)

гдеn - количество фильтров, шт;

Fф - площадь фильтра, м2;

hф - высота фильтрующей загрузки, м.

Подставляя численные значения:

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

Wд =·0,1; (139)

Подставляя численные значения:

Wд =864•0,1=84,6 м3.

Будем считать, что в карьерном сырье содержится 55% песка, пригодного для загрузки фильтров.

Потребность в карьерном песке перед пуском станции составит:

. (140)

Подставляя численные значения:

Годовая потребность в карьерном песке для догрузки:

Песковая площадка принимается асфальтированной с размером в плане 32Ч50 м (площадью 1600 м2), в том числе размер отделения для складирования карьерного сырья 32Ч10 м. Объем складированного сырья при высоте слоя 0,5 м составит:

Wc = 32·10·0,5 = 160 м3.

Чистый отсортированный песок с крупностью зерен 0,5 - 1 мм хранящейся в двух железобетонных емкостях размером 6Ч9 м (в осях) каждая и высотой 1,8 м, размещенных в фильтровальном цехе. Объем отсортированного песка составит:

Сортировка и отмывка песка производится в классификаторе ТКП-4 производительностью 5 м3/ч исходного сырья. Принимаем два классификатора.

Продолжительность работы классификатора перед пуском станции составит

tk = 1571 / (5·2) = 157,1 ч,

а для догрузки фильтров

tд = 153,8 /(5·2) = 15,38 ч в год.

Объем расходуемой воды перед пуском станции:

классификатором (Qчас = 300 м3/ч):

qk = 300·2·153,8 = 92280м3;

бункером - питателем:

Qб = 30·2·153,8 = 9228 м3.

Суммарный расход воды: Q =101508 м3.

Объем воды, расходуемый при догрузке песка:

классификатором 300·2·15,38 = 9228 м3/год;

бункером - питателем 30·2·15,38 = 461,4 м3/год.

Общий расход исходной воды 9689,4 м3/год.

9. Расчет резервуара чистой воды

Для повышения надежности системы водоснабжения применяют резервуар чистой воды для хранения в них регулирующего, противопожарного и аварийного запасов воды. Общее число в одном узле системы должно быть не менее двух. В РЧВ должна обеспечиваться циркуляция воды и обмен всей воды в течение не менее пяти суток. Внутренняя поверхность резервуара должна быть оштукатурена или покрыта полимерными пластинами.

Рисунок - Расчетная схема резервуара чистой воды.

Регулирующий объем воды в резервуаре, , м3, должен определяться по графикам поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле

, (144)

где Qсут max - расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут;

Кн - отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость при станциях водоподготовки, насосных станциях или в сеть водопровода с регулирующей емкостью к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления.

Кч - коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости или сети водопровода с регулирующей емкостью, определяемой как отношение максимального часового отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления.

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определим по формуле из [2]

, (145)

где бmax - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, ре-

жим работы предприятий и другие местные условия, принимаем

бmax = 1,25;

вmax - коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте,

вmax = 1,05.

.

Коэффициент Кн найдем по следующей формуле

, (146)

, (147)

 м3/ч,

.

Объем воды для промывки фильтров, , м3, составит

, (148)

где qпр - количество воды, необходимое для одного фильтра, м3/с;

tпром - время прмывкифильтра, с.

N - количество фильтров;

n - количество промывок за сутки.

Объем воды для промывки сорбционных фильтров , ,

, (149)

где qґпр - количество воды, необходимое для одного фильтра, м3/с;

tпром - время прмывкифильтра, с.

Nґ - количество фильтров;

nґ - количество промывок за сутки.

м3.

Общий объем резервуара чистой воды, , м3, определим по формуле

, (150)

где Wдоп - противопожарный объем воды, Wдоп = 7614 м3.

м3.

Принимаем три резервуара вместимостью 8000 м3 каждый с размерами в плане l = 36 м, b = 48 м, высотой H = 4,8 м.

Уровень воды в резервуаре равен

где n - количество резервуаров.

10. Построение высотной схемы движения воды

Высота схема очистной станции -- это графическое изображение в профиле всех ее сооружений с взаимной увязкой высоты их расположения на местности. Такая схема позволяет установить зависимость между уровнями воды и основными отметками сооружений станций.

Размещение сооружений самотечных схем очистки воды производят с учетом рельефа местности. Для определения отметок уровней воды в различных сооружениях учитывают потери напора в самих сооружениях и в соединительных коммуникациях. Потери напора в рассматриваемых сооружениях сведем в таблицу 3.

Таблица 3 - Потери напора при движении воды сооружениях и коммуникациях

Сооружения	Потери напора, м
на сетчатых барабанных фильтрах	0,4 - 0,6
в устройствах ввода реагента	0,1 - 0,3
в гидравлических смесителях	0,5 - 0,6
в камерах хлопьеобразования	0,4 - 0,5
в отстойниках	0,7 - 0,8
на УФ установках	0,5
на скорых фильтрах	3,0 - 3,5
В соединительных коммуникациях	Потери напора
От РЧВ к УФ установкам	0,5
от УФ установок к фильтру	0,5
от сетчатых барабанных фильтров или входных камер к смесителям	0,2
от смесителей к отстойникам, осветлителям со взвешенным осадком и контактным осветлителям	0,3 - 0,4
от отстойников, осветлителей со взвешенным осадком или префильтров к фильтрам	0,5 - 0,6
от фильтров или контактных осветлителей к резервуарам фильтрованной воды	0,4 - 1,0

Построение высотной схемы начинается от резервуара чистой воды, максимальная отметка поверхности воды в котором принимается на 0,5 м выше поверхности грунта. Прибавляя затем к этой отметке последовательно потери напора в коммуникационных трубопроводах и сооружениях, определяют отметки уровней воды во всех сооружениях (расчет выполняется в направлении, обратном движению воды).

В рассматриваемом случае отметка уровня воды в резервуаре

124,0+0,5=124,5 м.

Принимая потери напора в коммуникациях между бактерицидной установкой и резервуаром чистой воды 0,5 м, а в самой установке 0,5 м, получаем отметку установки

124,5+0,5+0,5=125,5 м.

Перепад уровней воды на фильтре и в бактерицидной установке принимаем равным 2,8 м для преодоления сопротивлений: 1) в загрузке фильтра при движении в нем воды к концу фильтроцикла 2,4 м; 2) на пути от фильтрованной станции до установки 0,5 м. Следовательно, отметка поверхности воды на сорбционном фильтре будет:

125,5+2,4+0,5=128,4 м.

Отметка поверхности воды на скором фильтре будет равна

128,4+0,8+0,5=129,7 м.

Отметка уровня воды в кармане горизонтального отстойника будет:

129,7 + 0,5 = 130,2 м

где 0,5 м - потери напора на пути от отстойника до фильтра.

Отметка уровня воды в самом отстойнике составит

130,2 + 0,7= 130,9 м

где 0,7 м - потери напора в отстойнике.

Отметка уровня воды в камере хлопьеобразования

130,9+0,4=131,3 м.

Отметка уровня воды в кармане смесителя

131,3+0,3=131,6 м

где 0,3 м - потери от смесителя до отстойника.

Отметка уровня воды в смесителе

131,6+0,5=132,1 м.

Отметка уровня воды в барабанных сетках:

132,1+0,4+0,2=132,7 м,

где 0,4 - потери напора в барабанных сетках, м;

0,2 - от сетчатых барабанных сеток к смесителям, м.

Отметка напорного трубопровода насоса НС I:

132,7+0,4=133,1 м.

Высотная схема представлена на рисунке 2.

11. Подсобные и вспомогательные сооружения

В зданиях станций водоподготовки необходимо предусматривать лаборатории, мастерские, бытовые и другие вспомогательные помещения.

Состав и площади помещений надо принимать в зависимости от назначения и производительности станции, которая ровна 115 000 м3/сут., а также источника водоснабжения [ ].

Таблица 4 - Подбор подсобных помещений в зависимости от производительности

Помещения	Площади, м2, лабораторий и вспомогательных помещений при производительности станций, м3/сут
	50 000-100 000
1. Химическая лаборатория	40
2. Весовая	6
3. Бактериологическая лаборатория	30
4. Средовочная и моечная	15
5. Комнаты для гидробиологических исследований (при водоисточниках, богатых микрофлорой)	12
6. Помещения для хранения посуды и реактивов	15
7. Кабинет заведующей лабораторий	10
8. Местный пункт управления	Назначается по проекту диспетчеризации и автоматизации
9. Комната дежурного персонала	20
10. Контрольная лаборатория	15
11. Кабинет начальника станции	15
12. Мастерская для текущего ремонта мелкого оборудования и приборов	20
13. Гардеробная, душ и санитарно-технический узел	50

12. Зоны санитарной охраны

Зоны водопровода включают в себя зону источника водоснабжения в месте забора воды, зону и санитарно - защитную полосу водопроводных сооружений и санитарно - защитную полосу водоводов.

Зона источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого - строгого режима, второго и третьего режимов ограничений. Зона водопроводных сооружений состоит из первого пояса и полосы.

Границы первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения устонавливали на расстояниях от водозабора:

вверх по течению - не менее 200м;

вниз по течению - не менее 100м;

по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100м от уреза воды при летнее - осенней межени, в направлении к противоположному берегу - при ширине реки менее 100м;

вне акваторий противоположный берег составляет 50м от уреза воды, при летнее - осенней межени и при ширине реки более 100м полоса акватории не менее 100м.

Границы второго пояса зоны водотока устанавливаем:

вверх по течению, включает притоки;

вниз по течению не менее 250м;

боковые границы - на расстоянии от уреза воды при летнее - осенней межени - 500м.

Границы третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения - вверх и вниз по течению водотока или во все стороны по акватории реки такие же как для второго пояса; боковые границы - по водоразделу, но не более 3ч5км от реки.

Границы первого пояса зоны водопроводных сооружений должна совпадать с ограждением площадки сооружений. Предусматриваем на расстоянии:

от стен резервуаров, фильтров - не менее 30м;

от стен остальных сооружений и стволов водонапорных башен - не менее 15м.

Санитарно - защитная полоса вокруг первого пояса зоны водопроводных сооружений, расположенных за пределами второго пояса зоны источника водоснабжения, имеет ширину не менее 100м.

Ширина санитарно - защитной полосы водоводов, проходящих по незастроенной территории, принимаем от крайних водоводов: при прокладке сухих грунтах не менее 10 м, при диаметре до 1000 мм.

обеззараживание вода коагулянт ультрафиолетовый

Заключение

В данном курсовом проекте был выполнен анализ качества исходной воды, определена расчётная производительность очистной станции, произведён расчёт всех сооружений станции очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения:

- сетчатые барабанные фильтры, 4 рабочих и один резервный, площадью 86,4м2 каждый.

- сооружения реагентного хозяйства (10 расходных бака для коагулятора, две рабочих и одну резервную воздуходувки марки ВК-6, 4 смесителей объемом 38,7м3);

- камеры хлопьеобразования вихревого типа, совмещённые с горизонтальными отстойниками в количестве 8 шт.;

- скорые безнапорные фильтры в количестве 15 шт. с размерами 6Ч12м;

- сорбционные фильтры в количестве 11 шт. с размерами 6Ч8 м;

- ультрафиолетовая установка типа ОВ-1П-РКС;

- резервуары чистой воды в количестве 3 шт. объемом 8000 м3 каждый и размерами 36Ч48Ч4,8 м;

- построена высотная схема движения воды по сооружениям;

- определены зоны санитарной охраны.

В графической части проекта выполнен генеральный план очистных сооружений и основных объектов с указанием основных размеров сооружений, а также план здания реагентного хозяйства с указанием расположения всех помещений и технологического оборудования.

Список используемых источников

1. СанПиН 10-124 РБ 99. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. - Введ. 01.01.2000. - Минск: Минздрав Респ. Беларусь, 2000. - 9 с.

2. СНБ 4.01.02-03. Противопожарное водоснабжение. - Введ. 01.01.2004. - Минск: Минстройархитектуры Респ. Беларусь, 2004. - 35 с.

3. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - Введ. 01.01.1985. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 134 с.

4. Меженная О.Б. Подготовка воды для питьевого водоснабжения: учеб. - метод. пособие / О.Б. Меженная; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т. трансп. - Гомель: БелГУТ, 2009. - 208 с.

5. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды / В. Ф. Кожинов. - М.: Стройиздат, 1982. - 440 с.

6. Шевелев Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных труб. - М.: Стройиздат. 1984.

Размещено на Allbest.ru