Водопроводные очистные сооружения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт инженерно-экологического строительства и механизации

Кафедра водоснабжения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Водоснабжение»

Тема: «Водопроводные очистные сооружения»

Москва 2016 г.

1. Исходные данные

Вода, подаваемая в водопроводную сеть города, должна соответствовать требованию СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества». Вода используется для хозяйственно-питьевых нужд населения города, для нужд местной промышленности и государственных и частных учреждений, для полива дорожных покрытий зеленых насаждений, для нужд промышленного предприятия и для тушения пожаров.

Качество воды в источнике водоснабжения (река):

Мутность - 5-30 мг/л,

Цветность - 15-60 град,

Перманганатная окисляемость - 4-9 мгО₂/л,

Запах - 2-3 балла,

Температура - 0,1-20 град,

Активная реакция рН - 7,1 град,

Щелочность - 1,5-3,1 мг-экв/л,

Общая жесткость - 5,3 мг-экв/л,

Карбонатная жесткость - 3,1 мг-экв/л,

Железо - 0,5 мг/л,

Кислород растворенный - 4,5 мг/л,

Сероводород - 0 мг/л,

Метан - 0 мг/л,

Фтор - 0,5 мг/л,

Марганец - 0,1 мг/л,

Окись кремния - 6 мг/л,

Углекислота свободная - 6,5 мг/л,

Углекислота карбонатная - 189 мг/л,

Сульфаты - 156 мг/л,

Хлориды - 100 мг/л,

Кальций - 54 мг/л,

Магний - 32 мг/л,

Натрий + калий - 92,8 мг/л,

Общее солесодержание - 631 мг/л,

Коли-титр - 0,015 шт./л,

Планктон - до 20000 кл./мл.

2. Технологическая схема водопроводной станции

Состав очистных сооружений определяют исходя из результатов анализов исходной воды и тех требований, которые предъявляются к качеству очищенной воды.

Выбор состава основных сооружений зависит от требуемой производительности, количества взвешенных веществ в исходной воде и цветности обрабатываемой воды. На основании данных по качеству воды в источнике водоснабжения, по табл. 15 СНиП 2.04.02-84* осуществлен выбор основных сооружений, а именно при М 120 мг/л, Ц 120 град. и при любой производительности могут применяться контактные осветлители.

Водопроводная очистная станция для обработки маломутных цветных вод на контактных осветлителях предназначается для подготовки воды из открытых источников для хозяйственно-питьевых нужд.

Вода, поступающая на станцию, направляется для предварительной очистки на микрофильтры. Пройдя микрофильтры, вода через водосливы попадает в сборный канал и далее по трубопроводу, в который подается хлор для первичного хлорирования, поступает в контактный резервуар, обеспечивающий контакт воды с хлором. Из контактного резервуара вода поступает в вертикальный смеситель. После смесителя вода по трубопроводам самотеком поступает на контактные осветлители. На контактных осветлителях вода окончательно освобождается от взвеси и по сборным трубопроводам направляет в резервуар чистой воды. В резервуаре чистой воды обеспечивается 60-ти минутный контакт воды с хлором. Объем РЧВ рассчитывается на хранение пожарного запаса и регулирование неравномерности водопотребления. Из резервуара по всасывающим трубопроводам вода поступает в насосную станцию второго подъема и далее к потребителю.

3. Расчет отметок высотной схемы

Составление высотной схемы сооружения начинается с конечного сооружения, то есть резервуара чистой воды, задавшись наивысшей отметкой уровня воды в нем. Эта отметка должна быть на 0,25 - 0,5 м выше отметки земли.

В нашем случае отметки уровня воды в РЧВ принимаем +24 м. Отметка +20,8 м соответствует уровню противопожарного запаса воды в резервуаре, а устройство петли на этой отметки предупреждает захват противопожарного запаса промывным насосом.

Отметка уровня воды в контактном осветлителе равна сумме отметки уровня воды в резервуаре чистой воды 24,0 м, потерь напора от ввода реагента (хлора) - 0,1 м, потерь напора в соединительных коммуникациях от контактного осветлителя к резервуарам чистой воды 0,5 м: 24,0 + 0,1 + 0,5 = 24,6 м.

Отметки уровня воды в смесителе равна сумме отметки уровня воды в контактном осветлителе 24,6 м, потерь напора в контактном осветлителе - 2,0 м и потерь напора в соединительных коммуникациях от смесителя к контактному осветлителю - 0,3 м: 24,6 + 2,0 + 0,3 = 26,9 м;

Отметка уровня воды во входной (контактной) камере равна сумме отметки воды в смесителе 26,9 м, потерь напора от ввода реагентов (коагулянта, флокулянта) - 0,2 м, потерь напора в контактной камере - 0,4 м и потерь напора в соединительных коммуникациях от входной камеры к смесителю - 0,2 м: 26,9 + 0,2 + 0,4 + 0,2 = 27,7 м.

Отметка уровня воды перед барабанными сетками равна сумме отметки воды во входной камере 27,3 м, потерь напора от ввода реагента (хлора) - 0,1 м и потерь напора от сетчатых барабанных фильтров 0,5 м: 27,7 + 0,1 + 0,5 = 28,3 м.

Всего понижение уровня воды по схеме составит 4,3 м.

4. Определение производительности очистных сооружений

Расчетная производительность водопроводных очистных сооружений - это сумма полезного расхода, подаваемого потребителю, расхода воды на собственные нужды технологического процесса и расхода на пополнение противопожарного запаса.

Водопроводные очистные сооружения рассчитывают на равномерную работу в течение суток (при производительности более 5000 м³/сут) СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения», п. 6.7.

Расчетная производительность водопроводных очистных сооружений Q_oc равна сумме:

полезного расхода, подаваемого потребителю - Q_maxсут

расхода на собственные нужды станции - б ? Q_{maх сут}

расхода воды на восстановление пожарного запаса в резервуарах чистой воды - Q_доп и рассчитывается по формуле:

Q_оc = Q_{max сут} + б ? Q_{max сут} + О_доп, м³ /сут

где: б - коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды станции (при этом учитывается возврат промывной воды в начало технологической линии очистки воды); на основании СНиП 2.04.02-84, п. 6.6 принимаем б = 0,04;

Q_{max сут} - расход воды в сутки максимального водопотребления: Q_{max сут} = 69292,1 м³/сут.

Q_доп - расход воды на восстановление пожарного запаса воды РЧВ, рассчитывается по формуле:

Q_доп = 3,6 ? t_пож ? (m ? q_пож + m' ? q^,_пож), м³/сут,

где: t_пож - расчетная продолжительность пожара в часах. Для всех случаев принимаем на основании СНиП 2.04.02-84 t_пож = 3 ч;

m и m' - число одновременных пожаров соответственно в населенном пункте и на промышленном предприятии, принимаем на основании СНиП 2.04.02-84, табл. 5;

q_пож и q^,_пож - расход воды в л/с на один пожар в населенном пункте и на промышленном предприятии на основании требований табл. 5 и 8 СНиП 2.04.02-84.

Q_доп = 3,6 ? 3 ? (3 ? 40 + 1 ? 15) = 1377 м³/сут (Для условий данного проекта принято 4 одновременных пожара: 3 в городе и 1 на п.п. В городе расчётный расход на 1 пожар равен 40 л/с, а на п.п. 15 л/с.).

Q_pac = 69292 + 0,04 ? 69292 + 1377 = 73441 м³/сут ? 3060 м³/ч = 0,85 м³/с.

5. Реагентное хозяйство

5.1 Расчет дозы коагулянта

Для ускорения выпадения взвеси принимается коагулирование, осуществляемое путем добавки в обрабатываемую воду химических реагентов (коагулянтов), образующих хлопья, которые оседая, увлекают за собой взвесь. В качестве коагулянта используются сернокислый алюминий Аl₂(SО₄)₃ Действие сернокислого алюминия основано на его гидролизе, заканчивающимся образованием геля гидроокиси алюминия Аl₂(SО₄)₃ и свободной углекислоты. После введения в воду Аl₂(SО₄)₃ происходят следующие реакции:

Аl₂(SО₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

Al³⁺ + Н₂О = Аl(ОН)²⁺ + Н⁺ Аl(ОН)²⁺+ Н₂О = Аl(ОН)₂⁺ + Н⁺ Аl(ОН)²⁺ + Н₂О = Аl(ОН)₃ + Н⁺

Образующаяся гидроокись алюминия Аl(ОН)₃ представляет собой коллоидное вещество, частицы которого имеют положительные заряды. Между тем, коллоиды, содержащиеся в природной воде (гуминовые вещества, кремниевая кислота и др.), заряжены отрицательно. Это ведет к нейтрализации зарядов частиц, обоих коллоидов, вызывающих их взаимное коагулирование с образованием хлопьев. Ионы водорода, выделившиеся после гидролиза Аl₂(SО₄)₃, связываются с находящимися в природной воде бикарбонатными ионами.

Н⁺ + НСО₃Ї = Н₂СO₃ = Н₂О + СО₂

Благодаря этому, кроме осветления воды достигается понижение ее карбонатной жесткости на 0,7-1 мг-экв/л с одновременным таким же повышением некарбонатной жесткости воды, согласно реакциям:

Al₂(SO₄)₃ + 6Н₂О = 2 Аl(ОН)₃ + 3H₂SO₄

H₂SO₄ + Са(НСО₃)₂ = CaSO₄ + 2Н₂О + 2СО₂

H₂SO₄ + Mg(HCO₃)₂ = MgSO₄ + 2Н₂О + 2СО₂

Доза коагулянта [Аl₂(SО₄)₃] Д_к, мг/л, согласно требованиям СНиП 2.04.02-84 принимают в расчете на Аl₂(SО₄)₃ (по безводному веществу) при обработке:

1. Мутных вод - по табл. 16 СНиП 2.04.02-84: при М = 30 мг/л - Д_к = 35мг/л;

2. Цветных вод - по формуле 6 СНиП 2.04.02-84: при Ц = 60 град - Д_к = 4х(Ц)^1/2 = = 4х60^1/2 = 31 мг/л.

При применении контактных осветлителей или фильтров, работающих по принципу коагуляции в зоне фильтрующей загрузки, дозу коагулянта следует принимать на 10-15 % меньше, чем по табл. 16 и формуле 6 (СНиП 2.04.02-84 п. 6.15 примечание), следовательно, доза коагулянта равна:

Д_к = 0,9 ? 31 = 28 мг/л.

5.2 Расчет сооружений хранения коагулянта

Выбор емкостей и оборудования реагентного хозяйства определяется условиями работы при максимальных дозах реагентов. Доза коагулянта при наиболее высокой мутности воды в реке принята в пересчете на безводный продукт Аl₂(SО₄)₃ равной 28 мг/л.

В настоящее время большинство фильтровальных станций пользуются неочищенным сернокислым алюминием - глиноземом (ГОСТ 5155-49) в виде кусков неправильной формы с содержанием от 30 до 35 % сульфата алюминия и нерастворимого остатка не более 23%, либо очищенным сернокислым алюминием.

В обоих случаях загрузка коагулянта в растворных баках представляет собой весьма трудоемкую операцию. Задача может быть облегчена путем перехода на мокрое хранение реагентов с использованием современных средств механизации. Это особенно целесообразно при применении очищенного коагулянта, так как емкости для мокрого хранения такого коагулянта значительно меньше, чем для неочищенного.

Принимаем мокрое хранение коагулянта по схеме: резервуары мокрого хранения коагулянта, насос для перекачки раствора коагулянта, баки хранения раствора коагулянта, перекачивающий насос, расходные баки, насосы-дозаторы.

При мокром хранении коагулянта в резервуарах-хранилищах полученная в них концентрация коагулянта соответствует его растворимости. Объем баков для «мокрого» хранения определяется из расчета 2,2 - 2,5 мі на 1 т товарного неочищенного коагулянта; 1,9 - 2,2 мі на 1 т очищенного коагулянта (с учетом объема образующегося осадка).

Суточный расход товарного сернокислого алюминия определяется по формуле:

,

где Р_с - содержание безводного продукта в коагулянте, Р_с = 33,5 %.

Запас коагулянта на 30 дней составляет 6,14 ? 30 = 184,2 т.

Объем баков-растворителей определяется из расчета загрузки 10 т коагулянта в каждый бак:

,

где М_к - масса загружаемого коагулянта, т;

в_р - концентрация раствора коагулянта в баке-растворителе, в_р = 20 %;

г - объемный вес раствора коагулянта, в т/м³, принимается равным 1,2 т/м³.

W_раств = 10 ? 100 / (20 ? 1,2) = 41,7 м³

Принимаем три бака размерами 3 х 6 х 2,4 м (строительная высота - 3м) объемом 43,2 м³.

Определим объем баков-хранилищ из расчета 2,5 м³ на 1 т коагулянта:

W_хран = 184,2 ? 2,5 = 460,5 м³

Из условия бесперебойной работы реагентного хозяйства принимаем 4 резервуара хранения размерами 6 х 12 х 1,6 м (строительная высота - 2 м) и объемом 115 м³ каждый.

Крепкий раствор забирается из верхней части баков-хранилищ и насосами перекачивается в расходный бак, где доводится до рабочей концентрации; теми же насосами обеспечивается непрерывная циркуляция раствора коагулянта в баках-хранилищах. К установке принимаем 2 циркуляционно-подающих насоса марки Х50-32-125 с подачей 12,5 м³/ч и напором 20 м (один рабочий и один резервный).

Станция работает 24 часа в сутки - 3 рабочие смены. Соответственно расчетный объем расходного бака принимаем на продолжительность дозирования в течение 8 часов. Концентрация рабочего раствора коагулянта в расходных баках принимаем 10%.

Емкость расходного бака W_p:

Q_чac - расход воды в м³/час = 3060 м³/час;

Д_к - максимальная доза коагулянта - 28 мг/л;

n - время, на которое заготавливают раствор коагулянта, n = 8 ч;

в_р - концентрация раствора коагулянта в расходном баке, в_р = 8 %;

г - объемный вес раствора коагулянта, в т/м³, принимается равным 1 т/м³.

W_р = (3060 ? 8 ? 28)/(10000 ? 8 ? 1) = 8,6 м³.

Количество расходных баков должно быть не менее двух (СНиП 2.04.02-84, п. 6.22). Принимаем два расходных бака размерами 2,3 х 2,3 м и полной высотой 2 м (при высоте слоя раствора 1,63 м). Емкость одного расходного бака - 10,6 м³. В нижней части бака рекомендуется устанавливать стенки с углом наклона 45-50 градусов к горизонту. Внутренняя поверхность расходных баков должна быть защищена от коррозирующего действия раствора коагулянта при помощи кислотостойких материалов.

Раствор коагулянта перемешивается гидравлическими циркуляционными насосами. Насос должен перемешивать за час содержимое расходного бака, соответственно, его подача составит 8,6 м³/час. К установке принимаем два циркуляционных насоса марки Х50-32-125 с подачей 12,5 м³/ч и напором 20 м (один рабочий и один резервный).

Дозирование раствора коагулянта осуществляется (СНиП 2.04.02-84 п. 6.20.) насосами-дозаторами. К установке принимаем два насоса-дозатора: при расходе насоса:

Марка насоса НД 1600/6,3 (один рабочий, один резервный) с подачей 400 - 1600 л/ч. давлением нагнетания 0,63 МПа, N = 2,2 кВт.

Необходимый расход воздуха для растворения коагулянта и его перемешивания в растворных баках:

q_возд = qв ? А ? В,

где q_в - интенсивность подачи воздуха, q_в = 8-10 л/(с ? м²);

А и В - размеры растворного бака.

q_возд = 8 ? 12 ? 6 = 576 л/с = 34,6 м³/мин.

Для подачи воздуха принимаем воздуходувку марки ВК-25 (две рабочих и одна резервная) с подачей 25 м³/мин.

5.3 Расчет дозы флокулянта

Процесс осветления (коагулирования и осаждения взвеси) можно интенсифицировать при помощи высокомолекулярных флокулянтов, в частности полиакриламида (ПАА). При добавлении ПАА происходит ускорение слипания агрегативно неустойчивых твердых частиц. Интенсифицирующие свойства добавки ПАА вызваны адсорбцией его молекул на частицах взвеси и хлопьях коагулянта, что ведет к их быстрому укрупнению и ускоряет осаждение. Место ввода ПАА - перед осветлителем, после ввода коагулянта.

Технический ПАА - прозрачный, бесцветный (или желтовато-коричневый), вязкий и текучий гель, содержащий 7-9% полимера, поставляется в бочках по 50 кг.

Доза ПАА рассчитывается в соответствии со СНиП п. 6.17 при вводе перед контактными осветлителями двухступенчатой очистке Д_ф = 0,2 - 0,6 мг/л.

Принимаем Д_ф = 0,3 мг/л.

ПАА следует вводить в воду после коагулянта. Разрыв по времени между дозированием этих реагентов должен составлять 2 - 3 мин (СНиП 2.04.02-84, п. 6.17).

5.4 Расчет растворного узла для ПАА

Для практического применения наиболее удобно пользоваться 1% раствором ПАА. Технический ПАА растворяют в водопроводной воде с применением быстроходных мешалок. Центральным конструкторским бюро Академии коммунального хозяйства (ЦКБ-АКХ) разработана мешалка, рассчитанная на растворение за один цикл 150 кг геля ПАА. Рабочая емкость бака мешалки 1,2 м³ при его общей емкости 2 м³. Баки имеют квадратную форму в плане для уменьшения воронки, образующейся при вращении раствора. Скорость вращения вала 960 об/мин. Вал имеет две лопасти размером 60 х 100 мм, монтируемых под углом 10 град, к вертикальной оси. Продолжительность растворения 150 кг ПАА - 20-40 мин. Продолжительность цикла приготовления раствора ПАА, включая взвешивание, загрузку, размешивание и перекачку раствора в расходный бак - 2 часа. Одна мешалка УРП-2м может обеспечить рабочим раствором ПАА станцию на время:

Т_М = (q_М ? 24 ? 1000)/(Д_ф ? Q_ос) = (6 ? 24 ? 1000)/(0,3 ? 73441) = 6,5 сут.

q_м - производительность мешалки, q_м = 6 кг/ч ("Справочник проектировщика", п.18.7);

Д_ф - доза флокулянта, Д_ф = 0,3 мг/л

В соответствии со СНиП 2.04.02-84, п. 6.31. количество мешалок, а также объем расходных баков для ПАА следует определять исходя из сроков хранения 1% раствора не более 15-ти суток. На очистной станции устанавливаем одну мешалку УРП-2м. Для перекачки 1%-го раствора ПАА в расходные баки и его непрерывной циркуляции в баке мешалки в установке УРП-2м принят насос марки ВКС 1/16 с подачей 1,1-1,3 м³/ч и напором 14 м. ("Справочник монтажника", стр.179, рис. 3.18, стр.180 и стр. 274, табл.5.25). Объем бака мешалки равен 2м³. Следовательно, объем расходного бака V₂ определяется исходя из условия:

C₁хV₁ = C₂хV₂, V₂ = C₁хV₁/ C₂

С₁ - концентрация ПАА в растворном баке, С₁ = 7 % (от 1 до 15 %);

С₂ - концентрация ПАА в расходном баке, С₂ = 1 %;

V₁ - объем растворного бака, V₁ = 2 м³.

V₂ = 7 ? 2 / 1 = 14 м³

Принимаем два расходных бака с размерами 2,5 х 2,5 и высотой 2,5 м. Объем расходного бака равен 15,6 м³. Для циркуляции раствора ПАА применяется циркуляционный насос, который подбирается из расчета 2-х кратного пропуска объема баков:

q_ц.н = V₂ ? 2 = 14 ? 2 = 28 м³/час.

К установке принимаем циркуляционный насос марки 2К-20/30а (2К-6а) с подачей 30 м³/час и напором 20 м.

Для дозирования 1%-го раствора ПАА принимаем насос дозатор типа НД с подачей:

в_ф = 1% - концентрация раствора флокулянта;

у = 1 г/см³ - удельный вес раствора реагента.

К установке принимаем два насоса-дозатора марки НД 100/10 (один рабочий, один резервный) с подачей 2 - 100 л/ч, давлением нагнетания 1 МПа, N = 0,25 кВт.

5.5 Расчет склада хранения ПАА

ПАА в виде геля привозится на очистную станцию в бочках по 50 кг. Определим количество бочек:

N = (Д_Ф ? Q_ос ? n)/(50 ? 1000) = (0,3 ? 73441 ? 15)/(50 ? 1000) = 6,6 ? 7 бочек,

где n = 15 суток - время хранения ПАА;

50 - вес бочки с гелем, кг.

Размеры бочки: D = 50 см; h = 80 см. Размер склада принимаем: 3 х 2 м. Площадь склада 6 м².

5.6 Расчет дозы извести для подщелачивания воды

При излишней щелочности переход гидроокиси в водную окись может задерживаться. При недостаточной щелочности реакция образования гидроокиси из сернокислого алюминия протекать не будет. В этом случае нужно искусственно подщелачивать воду гашеной известью Са(ОН)₂, едким натром NaOH или кальцинированной содой Na₂СО₃, добавляемыми в необходимом количестве. Доза извести для подщелачивания воды рассчитывается согласно СНиП 2.04.02-84, п. 6.19:

Д_Щ = К ? (Д_К/е - Щ₀ + 1), мг/л,

где: Д_щ - количество извести, добавляемой для подщелачивания воды, мг/л;

Дк - максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта;

е - эквивалентная масса коагулянта (безводного), для Al₂(SO₄)₃ е = 57мг/мг-экв;

К - коэффициент, равный для извести (по СаО) - 28;

Щ₀ - минимальная щелочность воды; Щ₀ = 1,4 мг-экв/л.

Д_Щ = 28 ? (28/57 - 1,5 + 1) = -0,25 мг/л.

Вывод: подщелачивание не требуется.

5.7 Расчет дозы и расхода хлора для первичного хлорирования

Для удаления органических веществ из воды, снижения интенсивности и запахов в качестве окислителей могут быть применены хлор, перманганат калия, озон или их комбинации. Вид окислителя и его дозу следует устанавливать на основании данных технологических изысканий. Выбор метода обеззараживания воды следует производить с учетом расхода и качества воды, эффективности ее очистки, условий поставки, хранения реагентов, возможности автоматизации процессов и механизации работ. При необходимости специальной обработки воды для удаления органических веществ при окисляемости исходной воды выше 15-20мгО₂/л, а также снижения интенсивности привкуса до 2 и запаха до 4 баллов необходимо применять окисление и последующую сорбцию примесей воды, осуществляемую путем фильтрования воды через гранулированные активные угли. Из-за наличия в воде легко окисляемых примесей в небольших концентрациях применяем одно окисление без сорбционной очистки, принимая во внимание условие, что в результате окисления не образуются неблагоприятные в органическом отношении соединения. Ориентировочно дозы окислителей допускается принимать по табл. 1 прил. 4 к СНиП 2.04.02- 84. Дозу хлора для первичного хлорирования с целью улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для улучшения санитарного состояния сооружений принимается на основании результатов технологического моделирования. Доза хлора по табл. 1 прил. 4 к СниП 2.04.02-84 принимается равной 3 - 5 мг/л. Эти данные могут служить лишь для ориентировочных расчетов, т.к. фактические необходимые дозы хлора должны определяться при последующей эксплуатации очистных сооружений по результатам технологического анализа «Хлорируемость воды», выполняемого в каждую смену.

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

Q_ХЛ1 = (Q_ос.ч ? Д_хл1)/1000 = (3060 ? 5)/1000 = 15,3 кг/ч

5.8 Расчет дозы и расхода хлора для вторичного хлорирования

Дозу активного хлора для вторичного хлорирования воды следует устанавливать на основании данных технологических изысканий. При их отсутствии для предварительных расчетов следует принимать для поверхностных вод после фильтрования 2 - 3 мг/л (СНиП 2.04.02-84, п. 6.146).

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

Q_ХЛ2 = (Q_ос.ч ? Д_хл2)/1000 = (3060 ? 3)/1000 = 9,2 кг/ч

Общий (максимальный) расход хлора на станции:

Q_ХЛ = Q_ХЛ1 + Q_ХЛ2 = 15,3 + 9,2 = 24,5 кг/ч

5.9 Расчет хлораторных установок для дозирования жидкого хлора

В аппаратной устанавливаются вакуумные хлораторы системы профессора Кульского ЛК-12 производительностью 1,8-25,4 кг/ч; для первичного хлорирования - 1 рабочий, 1 резервный; для вторичного хлорирования - 1 рабочий, 1 резервный («Справочник монтажника», стр. 203, 205, табл. 4.2, стр. 204, рис. 4.3). Количество расходных баллонов с хлором определяется по формуле:

N_Б = Q_ХЛ / S_Б = 24,5/0,6 = 41 шт.

Q_ХЛ - общий расход хлора для первичного и вторичного хлорирования;

S_б - объем хлора с одного баллона без искусственного подогрева при температуре воздуха в помещении +18°С; S₆ = 0,5 - 0,7 кг/ч.

Для уменьшения количества расходных баллонов в хлораторной устанавливаются стальные бочки-испарители. Диаметр бочки-испарителя (Д = 0,746 м), длина L = 1,6 м. Такая бочка имеет емкость 500 л и вмещает до 625 кг хлора. Съем хлора с 1 м² боковой поверхности бочки составляет S_хл = 3 кг/ч. Боковая поверхность бочки при принятых размерах составляет 3,65 м². Таким образом, объем хлора с одной бочки: q_б = F_б ? S_хл = 3,65 ? 3 = 10,95 кг/ч.

Для обеспечения подачи хлора в количестве 24,5 кг/ч нужно иметь 24,5/10,95 ? 3 бочки-испарителя. Чтобы пополнить расход хлора из бочки, его переливают из стандартных баллонов емкостью 55 л (ГОСТ 949-57), создавая разряжение в бочке путем отсоса хлора-газа эжектором. Это мероприятие позволяет увеличить съем хлора до 5 кг/ч с одного баллона и, следовательно, сокращается количество одновременно действующих расходных баллонов:

N_б = Q_ХЛ / 5 = 24,5 / 5 = 5 шт.

Всего за сутки потребуется баллонов с жидким хлором:

N_{б сут} = Q_ХЛ ? 24 / 55 = 24,5 ?24 / 55 = 10,7 ? 11 шт.

В помещении хлораторной должны находиться резервные баллоны в количестве не менее 50% от суточной потребности. Следовательно, необходима установка 6 баллонов для первичного и вторичного хлорирования. При суточном расходе хлора более 3-х баллонов при хлораторной необходимо предусматривать хранение 3-х суточного запаса хлора, т.е. количество баллонов на этом складе должно быть:

K = N_{б сут} ? 3 = 11 ? 3 = 33 штуки.

Основной запас хлора хранится вне очистной станции на расходном складе, рассчитанном на месячную потребность:

N_{б мес} = Q_ХЛ ? 24 ? 30 / 55 = 24,5 ? 24 ? 30 / 55 = 321 шт.

Доставка баллонов с расходного склада на очистную станцию производится по мере надобности автомашиной, электрокарами или другими видами транспорта.

5.10 Вспомогательное оборудование хлораторных

Помимо основного оборудования, предназначенного для хранения хлора, его испарения и дозирования, в хлораторной размещается вспомогательное оборудование, обеспечивающее транспортирование тары внутри помещения, обезвреживания аварийных баллонов или бочек, нейтрализацию утечек хлора и т.д.

1. Тележка для перевозки хлорных баллонов;

2. Футляр для поврежденных баллонов;

3. Весы циферблатные.

6. Расчет вихревых смесителей

Смесители служат для равномерного распределения реагентов в массе обрабатываемой воды, что способствует более благоприятному протеканию последующих реакций. Принимаем к расчету вихревой смеситель, так как он используется на станциях средней и большой производительности, при условии, что на один смеситель будет приходиться расход воды не более 1200 - 1500 м³/ч.

В соответствии с заданием на проектирование расход воды составляет Q_час = 3060 м³;

Принимаем количество смесителей - N_c = 3 в соответствии со СНиП 2.04.02-84, п. 6.45. Скорость входа воды в смеситель должна составлять 1,2 - 1,5 м/с.

Q_см = 3060 / 3 = 1020 м³/ч = 283 л/с

Рисунок 1

1. Определение площади горизонтального сечения в верхней части смесителя:

f_c = Q_см / V_с,

где: V_с = 126 м/ч (принимается в диапазоне 30-40 мм/с = 108-144 м/ч).

f_c = 1020 / 126 = 8,1 м²

2. Определение размеров сторон квадратного сечения:

b_c = 8,1^1/2 = 2,9 м.

3. Определение диаметра подводящей трубы при заданном расходе и скорости V_H = l,2-1,5м/с. По таблицам Шевелева подбираем диаметр подводящего трубопровода Д_н = 500мм, при Q_см = 283 л/с входная скорость будет равна V_H = 1,44 м/с.

4. Определение внешнего диаметра трубопровода и соответственно стороны нижней части смесителя: Д_внш = Д_н + 2 ? д = b_н = 530 мм, где д - толщина стенки трубопровода (табл. Шевелева).

5. Определение площади нижней части усеченной пирамиды:

f_н = b_н, м²; f_н = 0,53² = 0,28 м²

6. Определение высоты нижней части (пирамидальной) смесителя при заданном угле б. Принимаем величину центрального угла б = 40°, тогда высота равна:

h_н = 0,5 ? (b_с - b_н) ? ctg(40?.2) = 0,5 ? (2,9 - 0,53) ? ctg20? = 3,3 м.

7. Объем пирамидальной части смесителя:

W_П= h_Н ? [f_C + fн + (f_C + fн)^1/2] / 3 = 3,3 ? (8,1 + 0,28 + (8,1 + 0,28)^1/2) / 3 = 10,9 м^3.

8. Полный объем смесителя:

W_Н = Q_см ? t / 60 = 1020 ? 1,5 ? 60 = 25,5 м³,

где: t = 1,5 мин - продолжительность смешения реагента с водой.

9. Объем верхней части смесителя:

W_B = W - W_H = 25,5 - 10,9 = 14,6 м³

10. Высота верхней части смесителя:

h_в = W_B / f_C = 14,6 / 8,1 = 1,8 м

11. Полная высота смесителя будет равна:

Н_с = h_с + h_в = 3,3 + 1,8 = 5,1 м

12. Расчет сборной части смесителя

Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленное отверстие. Скорость движения воды в лотке V_л = 0,6 м/с. Вода, протекающая по лоткам в направлении бокового кармана, разделяется на 2 параллельных потока. Поэтому расчетный расход каждого потока:

Q₁ = Q_см / 2 = 1020 / 2 = 510 м³/ч

13. Площадь живого сечения сборного потока:

w_Л = Q₁ / (V_л ? 3600) = 510 / (0,6 ? 3600) = 0,24 м²

14. При ширине лотка b_л = 0,5 м расчетная высота слоя воды в лотке:

h_л = w_л / b_л = 0,24 / 0,5 = 0,5 м

Уклон дна лотка принимаем i = 0,002.

15. Отверстия в стенках сборного лотка d = 80 мм; площадь одного отверстия f₀ = 0,00503 м². Площадь всех затопленных отверстий:

F₀ = Q_см / (V₀ ? 3600) = 1020 / (1 ? 3600) = 0,283 м².

V₀ = 1 м/c - скорость движения воды через отверстия лотка.

16. Общее количество отверстий:

n₀ = F₀ / f₀ = 0,283 / 0,00503 = 56 шт.

Эти отверстия размещают про боковой поверхности лотка на глубине h₀ = 110 мм от верхней кромки лотка до оси отверстий.

17. Внутренний периметр потока (сборный лоток находится на внешней стороне стенок смесителя):

Р_Л = 4 ? b_с - 2 ? b_л = 4 ? 2,9 - 2 ? 0,5 = 10,6 м

18. Шаг между осями отверстий:

l = Р_Л / n₀ = 10,6 / 56 ? 1000 = 189 мм

Принимаем l = 190 мм.

19. Расстояние между отверстиями:

S = l - d₀ = 190 - 80 = 110 мм

20. Из сборного лотка вода поступает в боковой карман. Размеры кармана определяются конструктивно с таким расчетом, чтобы в нижней части его разместить трубу для отвода воды. Расход воды, протекающей по отводящей трубе Q_расч = 283 л/с. Скорость в этом трубопроводе должна быть 0,8-1м/с (СНиП 2.04.02-84, п.6.45). Принимаем стальной трубопровод Д_отв = 600 мм, при V = 1 м/с.

21. Строительная высота смесителя равна: Н_стр = Н_об + 0,3 = 5,1 + 0,3 = 5,4 м

0,3 - превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды, м.

7. Расчет контактного осветлителя (КО-3)

КО-3 представляет собой сооружение для осветления и обесцвечивания воды, совмещающий функции камеры хлопьеобразования, отстойника и скорого фильтра. Действия КО-3 основано на принципе «контактной коагуляции», которая происходит при фильтровании воды через зернистую массу. КО-3 представляет собой ж/б резервуар, заполненный сверху слоем песка с крупностью зерен:

5 ч 2 мм - толщина слоя 0,4 м;

2 ч 1,2 мм - толщина слоя 1,2 м;

1,2 ч 0,7 мм - толщина слоя 0,9 м;

и снизу гравием (поддерживающие слои) с крупностью зерен:

20 ч 10 мм - толщина слоя 0,1 м;

10 ч 5 мм - толщина слоя 0,15 м;

верхняя граница гравия с крупностью 40-20 мм должна быть на уровне верха труб распределительной системы - толщиной 0,2 м.

Высота поддерживающих слоев: 0,15 + 0,1 + 0,2 = 0,45 м

Общая высота загрузки: 2,95 м, что меньше 3 м (СНиП 2.04.02-84, п.6.129).

Скорость фильтрования при нормальном режиме 5,0ч5,5 м/ч, скорость фильтрования при форсированном режиме 5,5 ч 6,0 м/ч (СНиП 2.04.02-84, п.6.130).

В целях экономии воды принимаем водо-воздушную промывку контактного осветлителя со следующими параметрами:

1 этап - промывка воздухом с интенсивностью 20 л/с?м² и продолжительностью 1,5 мин;

2 этап - промывка водой с интенсивностью 3,5 л/с?м² и воздухом с интенсивностью 20 л/с?м² продолжительностью 6 мин;

3 этап - промывка водой с интенсивностью 7 л/с?м² продолжительностью 6 мин.

7.1 Расчет входной камеры

Устройство входной камеры и барабанных сит (микрофильтров) необходимо для того, чтобы исключить попадание в распределительную систему и зернистую загрузку контактного осветлителя водорослей и крупной взвеси. Микрофильтры позволяют удалить из воды как крупные примеси, так и планктон.

При расчетной производительности контактных осветлителей Q_ос = 73441 м³/сут объем входной камеры составит:

W_вх.к. = Q_ос ? t / (24 ? 60) = 73441 ? 5 / 1440 = 255 м³,

где t - продолжительность пребывания воды во входной камере, равная 5 мин, СНиП 2.04.02-84, п.6.127.

Принимаем 2 входные камеры (согласно п. 6.127 [1] - не менее 2-х) глубиной h = 3 м и площадью каждая F_вх.к. = W_вх.к. / h = 255 / 3 85 м², размером в плане 9 х 12 м.

В камерах устанавливаются 6 рабочих и 2 резервных микрофильтра марки МФ 1,5х2 со следующими размерами барабана: диаметр - 1550 мм, длина - 3370 мм; расстояние от оси до дна 1000 мм; число фильтрующих элементов 54; мощность электродвигателя 2,5 кВт; масса 2050 кг; производительность 12 тыс.м³/сут. Размер камеры - 4196 х 2660 мм.

Расход воды на промывку микрофильтров составляет 1,5 % или 1100 м³/сут.

7.2 Определение площади контактного осветлителя

,

где Т_ст - продолжительность работы станции 24 ч;

v_н - скорость фильтрования при нормальном режиме 5,0 м/ч (при количестве контактных осветлителей более шести);

n_пр - количество промывок каждого фильтра за сутки n_пр = 3 (на случай весеннего паводка);

q_пр - удельный расход воды на промывку, м³/м²:

q_пр = 60 ? (₁ ? t₁ + ₂ ? t₂) / 1000

₁, ₂ - интенсивности промывки (водяной); ₁ = 3,5 л/с?м², ₂ = 7 л/с?м²;

t₁, t₂ - продолжительность этапов промывки. t₁ = 6 мин, t₂ = 6 мин;

q_пр = 60 ? (3,5 ? 6 + 3,5 ? 7) / 1000 = 3,78 м³/м²;

t_пр - время простоя осветлителя в связи с промывкой, t_пр = 30 мин (0,5 ч);

t_ст - продолжительность сброса первого фильтрата t_ст = 9 мин.

F_КО = 73441 / (24 ? 5 - 3 ? (3,78 + 0,5 ? 5 + 9 ? 5 / 60)) = 742,5 м²

Количество КО-3 на станции: N_к.о. = 0,5х(F_КО)^1/2 = 0,5 ? 742,5^1/2 = 14 шт.

Площадь одного КО-3 равна: f_КО = 742,5 / 14 = 53 м²

Так как площадь КО-3 больше 40 м², принимаем КО-3 с центральным сбросным каналом, разделяющим его на два отделения; размер каждого отделения в плане принимаем 4,0x6,0 м в осях (3,8 х 5,8 м). Таким образом, площадь отделения 22,04 м. Общая площадь КО-3 - 44,08 м². Общее число КО-3 на станции - 742,5 / 44,08 = 16,8 ? 17 шт. Контактные осветлители располагаются в 4 парные линии по 5 шт. КО-3 в каждой.

Проверяем скорость входящего потока при форсированном режиме работы:

v_ф = v_н ? N / (N - N₁) = 5 ? 17 / (17 - 1) = 5,3 м/ч.

где N₁ - количество КО-3, находящихся в ремонте.

То есть скорость при форсированном режиме не превышает допускаемую скорость движения воды равную 6,0 м/ч. Фактический расход на промывку КО-3 (в процентах от их полезной производительности) рассчитывается по формуле:

К_пр = W_пр / Q_ос ? 100,

где W_пр - расход воды на промывку КО-3, м³/сут, определяется по формуле:

W_пр = f_КО ? q_пр ? n_пр ? N = 44,08 ? 3,78 ? 3 ? 17 = 8498 м³

Кпр = 8498 / 73441 ? 100 = 11,6 %

Минимальная продолжительность работы КО-3 между промывками:

Т_р = Т_ст/n_пр - (t_пр + t_ст) = 24/3 - (0,5 + 0,15) = 7,35 ч.

7.3\. Расчет трубчатой распределительной системы для подачи воды

Расход промывной воды, приходящейся на один КО-3 (одновременно промываются два отделения), рассчитывается по формуле:

q_пр= ₂ ? f_ко = 7 ? 22,04 = 308,6 л/с = 0,3086 м³/с = 1110,8 м³/ч

Принимая скорость движения смеси в коллекторе при промывке 1,0-1,2 м/с (СНиП 2.04.02-84, п. 6.606), находим по табл. Шевелева диаметр коллектора Д_у = 600 мм при V_кол = 1,04 м/с. Наружный диаметр стальной трубы равен Д = 630 мм. Длина коллектора составит 1_кол = 5,8 м. Длина ответвления - l_отв = 3,8 м. Так как шаг оси ответвлений должен быть 1=0,25ч 0,35м, то количество ответвлений в КО-3 составит:

m = 2 х (5,8 / 0,3) = 38 шт.

Расход промывной воды, приходящейся на одно ответвление, составит:

q_отв = 308,6 / 38 = 8,12 л/с

Допустимая скорость в трубопроводах распределительной системы должна быть не более 1,8-2 м/с. Следовательно, диаметр ответвления Д_у = 80 мм, V = 1,61 м/с (1000i = 74,7).

Диаметр отверстий в ответвлениях принимаем d₀ = 10 мм = 0,01 м (рекомендуемое значение - 10-12 мм), а отношение (б) площади всех отверстий к площади осветлителя принимаем = 0,25%. Площадь отверстия f_o = 7,854 ?10^-5 м².

При площади одного фильтра 44,08 м² суммарная площадь отверстий составит:

f₀ = 0,253 ? 44,08 / 100 = 0,1102 м².

Тогда количество отверстий на каждом ответвлении:

n = F _отв / (m ? f₀) = 0,1102 / (38 ? 7,854 ? 10^-5) = 37 отв.

Расстояние между осями отверстий при размещении их в один ряд е₀ = 3800 / 37 = 103 мм (рекомендуются в пределах 80-120 мм). Принимаем 100 мм.

7.4.\ Расчет трубчатой распределительной системы для подачи воздуха

Расход воздуха, приходящейся на один КО-3 (одновременно промываются два отделения), рассчитывается по формуле:

q_пр= 20 ? f_ко = 20 ? 22,04 = 881,6 л/с = 0,882 м³/с = 52,9 м³/мин = 3174 м³/ч

Для распределения воздуха предназначены 36 трубы длиной 3,8 м.

Диаметры коллектора и распределительных труб рассчитываются соответственно 10 м/с и 13 м/с.

Принимаем d_кол = 350 мм.

d_расп = 50 мм.

Диаметр магистрального трубопровода принимаем 400 мм.

Для подачи воздуха принимаем воздуходувки марки ВК-60/1,0 производительностью 60 м³/мин (1 рабочая и 1 резервная).

коагулянт хлор вода промывка

7.5 Расчет сборного канала

При использовании водо-воздушной промывки осветлители проектируются с низким отводом воды. Промывная вода от 2 отделений КО-3 свободно изливается в центральный сборный канал, откуда отводится в сток. На противоположной стенке КО-3 устанавливается струенаправляющий выступ, а у сборного канала - пескоулавливающий желоб. Сечение сборного канала прямоугольное, а ширина по условию эксплуатации принимается не менее 0,7м. Принимаем размеры сборного канала 0,8 х 1,5 м.

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

f_кан = 0,8 ? 1,5 = 1,2 м²

V_К = 0,3086 / 1,2 = 0,26 м/с,

т. е. не больше допустимой скорости при форсированном режиме = 0,8 м/с.

Высота слоя воды над поверхностью загрузки принимается 0,3 м.

7.6 Расчет высоты КО-3

Строительная высота КО-3 определяется по формуле:

H_ко = H_тр + H_з + H_в + H_стр,

где: H_тр - суммарная высота поддерживающих слоев гравия;

Н_з = 2,5м - высота слоя фильтрующего материала;

Н_в - высота слоя воды над поверхностью загрузки, принимаемая не менее 0,3 м;

H_ко - превышение строительной высоты, не менее 0,5 м;

H_ко = 0,45 + 2,5 + 0,3 + 0,55 = 3,8 м

7.7 Расчет трубопроводов подачи и отвода воды

Диаметры трубопроводов определяются по таблицам Шевелева для гидравлического расчета стальных труб по заданному расходу и рекомендуемой скорости движения воды. Размеры трубопроводов и каналов, следует принимать из условия форсированного режима работы (т.е. при выключении одного КО-3 на промывку). Таким образом, расчетный расход воды, приходящейся на один КО-3 равен 3060 / 3,6 / (17 - 1) = 53 л/с.

1. Для подачи исходной воды на все КО-3 при Q = 850 л/c и рекомендуемой скорости 1,0-1,5 м/с по табл. Шевелева принимаем диаметр Д_у = 900 мм; V = 1,32 м/с, 1000i = 2,12.

2. Для подачи исходной воды на один КО-3 при форсированном режиме Q = 53 л/с (рекомендуемая скорость V = l-1,5 м/с) принимаем диаметр Д_у = 250 мм, V = 0,95 м/с; 1000i = 5,64;

3. Для отвода фильтрата со всех КО-3; Q = 850 л/с (рекомендуемая скорость V = l-1,5 м/с) подбираем диаметр Д_у = 900 мм; V = 1,32 м/с, 1000i = 2,12;

4. Для подачи промывной воды в распределительную систему и отвода промывной воды по сбросному каналу (СНиП 2.04.02-84, п.6.117) при Q = 308,6 л/с и скорости не более 2,0 м/с, подбираем трубопровод, d = 600 мм и V = l,04 м/с, 1000i = 2,21.

7.8 Определение потерь напора при промывке КО-3

Потери напора слагаются из следующих величин:

а) потери напора в отверстиях распределительной системы фильтра

h_р.с. = (2,2 / ² + 1) ? V_кол² / (2g) + V_р.т.² / (2g),

где V_кол - скорость движения воды в начале коллектора, V_кол = 1,04 м/с;

V_р.т. - скорость движения воды в начале распределительных труб, V_р.т. = 1,61 м/с;

2,2 / ² + 1 - коэффициент сопротивления для труб с отверстиями под углом 45 град к оси;

- отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора; = 0,11 / (р ? 0,6² /4) = 0,39.

h_р.с. = (2,2 / 0,39² + 1) ? 1,04² / (2 ? 9,81) + 1,61² / (2 ? 9,81) = 0,98 м;

б) потери напора в фильтрующем слое высотой Н_ф:

h_ф = (а + b ? ) ? Н_ф,

где а = 0,85 и b = 0,004 - параметры для песка с крупностью зерен 1-2 мм.

В данном случае = 7 л/(с м²) и Н_ф = 2,5 м.

h_ф = (0,85 + 0,004 ? 7) ? 2,5 = 2,2 м

в) потери напора в гравийных поддерживающих слоях высотой Н_п.с.:

h_п.с. = 0,022 ? Н_п.с. ?

при Н_п.с.=0,45 м, h_п.с= 0,022 ? 0,45 ? 7 = 0,07 м;

г) потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы, при общей длине трубопровода 200 м:

h_п.т. = i ? l = 0,00221 ? 200 = 0,44 м.

д) потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре:

h_м.с. = ? V² / (2g)

Коэффициенты местных сопротивлений равны: ₁ = 0,984 для колена; ₂ = 0,26 для задвижки; ₃ = 0,5 для входа во всасывающую трубу и ₄ = 0,92 для тройника.

Таким образом:

h_м.с. = (2 ? 0,984 + 3 ? 0,26 + 0,5 + 5 ? 0,92) ? 1,04² / (2 ? 9,81) = 0,43 м.

Следовательно, полная величина потерь напора при промывке контактного осветлителя составит:

h = 0,98 + 2,2 + 0,07 + 0,44 + 0,43 = 4,12 м.

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

h_г = 26,4 - 18,6 = 7,8 м,

где 26,4 - отметка уровня воды в КО-3;

18,6 - отметка дна резервуара.

Напор, который должен развивать насос при промывке осветлителя, равен:

Н = h_г + h + h_з.н. = 7,8 + 4,12 + 1,5 + Н_б = 13,4 + Н_б

где h_з.н. = 1,5 м - запас напора (на первоначальное загрязнение осветлителя),

Н_б - высота бака башни.

7.9 Расчет промывной башни

Для обеспечения требуемого напора промывной воды и для обеспечения необходимой подачи на территории станции необходимо наличие промывной башни. Объем бака рассчитывается на две промывки КО-3:

W_бб = 2 ? W_пр = 2 ? f_КО ? q_пр = 2 ? 44,08 ? 3,78= 333 м³

Принимаем к расчету цилиндрический бак с высотой d = 2 ? Н

Исходя, из этого, определяем диаметр бака башни.

Объем бака: W_Б = 3,14 ? Н ? D²/4, производим замену: W_Б = 3,14 ? D³/8

Из этого уравнения выражаем диаметр: D = (8 ? W_Б / 3,14)^1/3 = 9,5 м.

Принимаем диаметр бака башни 9 м, тогда уровень воды в башне W_б / F_б,

F₆ - площадь дна бака башни: 3,14 ? 9² / 4 = 63,6 м², Н = 333 / 63,6 = 5,2 м.

Подача насоса промывной воды определяется из расчета равномерной подачи промывной воды для микрофильтров и КО-3:

Q_н = (W_пр + W_пр.мф) / 24 = (8498 + 1110) / 24 = 400 м³/ч

Для подачи воды в башню принимаем два насоса марки 1Д630-90б с подачей 420 м³/ч и напором 25 м, N = 55 кВт, n = 980 об/мин.

7.10 Использование воды от промывки контактного осветлителя

Принимаем повторное использование промывной воды контактных 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 зала контактных осветлителей.

На одну промывку контактного осветлителя расход воды составляет 167 м³.

Расход воды, сбрасываемый с первым фильтратом: W_сбр = 0,15 ? 5 ? 44,08 = 33,1 м³.

Общий объем воды - 167 + 33 = 200 м³.

Следовательно, аккумулирующая емкость должна состоять из двух отделений по 200 м³.

Приняв максимально 3 промывки в сутки и количество осветлителей 17, получим общее число промывок в сутки 3 ? 17 = 51 шт.

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

Т = 2 ? 24 / 51 = 0,94 ч.

По СНиП 2.04.02-84, прил. 9 рекомендуемое время отстаивания составляет не менее 2 ч, при использовании ПАА - 1 ч, поэтому увеличиваем число отстойников до 4 шт., тогда:

Т = 4 ? 24 / 51 = 1,88 ч.

Размеры отстойников: 3 х 24 х 2,8 м. Объем - 202 м³. Отстойники сблокированы с песколовками.

Доза ПАА для улучшения процесса отстаивания составляет 0,08 - 0,16 мг/л. Принимаем дозу 0,12 мг/л. Расход ПАА:

q_ПАА = 0,12 ? 200 ? 51 / 1000 = 1,224 кг/сут.

Для дозирования 1%-го раствора ПАА принимаем насос дозатор типа НД с подачей:

где Q_пр - расход промывной воды, Q_пр = 1110,8 м³/ч;

в_ф = 1% - концентрация раствора флокулянта;

у = 1 г/см³ - удельный вес раствора реагента.

К установке принимаем два насоса-дозатора марки НД 25/40 (один рабочий, один резервный) с подачей 6 - 25 л/ч, давлением нагнетания 4 МПа, N = 0,25 кВт.

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

а) насос для перекачки осветленной воды в смеситель - объем воды Q₁ = 200 ? 0,8 = 160 м³; продолжительность перекачки t₁ = 45 мин = 0,75 ч. Отсюда производительность насоса q₁ = Q₁ / t₁ = 160 / 0,75 = 213 м³/ч; манометрический напор насоса около 10 м;

б) насоса для перекачки шламовой воды из аккумулирующей емкости в сгуститель: объем жидкости Q₂ = 200 ? 0,2 = 40 м³; продолжительность перекачки t₂ = 15 мин = 0,25 ч; производительность насоса q₂ = Q₂ / t₂ = 40 / 0,25 = 160 м³/ч, напор около 10 м.

Для выполнения обеих операций принимаем два (один рабочий и один резервный) однотипных насоса 1Д630-90б с подачей 420 м³/ч и напором 25 м, N = 55 кВт, n = 980 об/мин.

7.11 Расчет сгустителей

Сгустители с медленным механическим перемешиванием применяются для ускорения уплотнения осадка из контактных осветлителей. Осадок оттуда самотеком выпускается в резервуары приема сырого осадка, далее насосами перекачивается в сгуститель, потом в емкость обезвоженного осадка, и оттуда вывозится.

Расчет сгустителя ведется по прил. 9 СНиП 2.04.02-84.

Продолжительность цикла сгущения осадка состоит из:

- пополнение сгустителя 45 мин;

- сгущение 10 часов (п. 11, прил. 9);

- последовательная перекачка осветленной воды и сгущенного осадка 45 мин.

Итого, продолжительность цикла составляет: Т_ц = 12 ч.

Объем воды, сбрасываемой с осадком из отстойников за 12 ч, составляет: