Проектирование водоснабжения и очистки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

водоснабжение очистной сооружение

Источник водоснабжения: река;

Назначение станции: хозяйственно-питьевые нужды;

Полезная производительность станции: 70000 м³/сут;

Число часов работы станции в сутки: 24 ч;

Показатели качества воды:

№ п/п	Показатель	мг-экв/л	мг/л
1	Мутность (М)		300
2	Цветность (Ц)		66
3	рН	6,9
4		3,0
5		2,0
6		1,5
7		1,1
8		1
9		4,4

Введение

Системы водоснабжения представляют собой комплекс инженерных сооружений и устройств, обеспечивающих получение воды из природных источников, ее очистку, транспортировку и подачу потребителям. Системы водоснабжения предназначены также для удовлетворения потребностей в воде промышленности и с/х.

В настоящее время потребители предъявляют к воде требования различные как в количественном, так и в качественном отношении. Рост водопотребления привел к дефициту воды во всем мире, поэтому в современных условиях требуется комплексный подход к решению задач водоснабжения, учитывающий интересы различных групп потребителей воды, рациональное ее использование с учетом экологических аспектов и т.д.

Целью курсового проекта является разработка комплекса очистных сооружений для очистки, обеззараживания природной (речной) воды, а также подачи чистой воды потребителю.

Обработка воды с целью ее пригодности для питья 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.

Курсовой проект разработан в соответствии с принятыми строительными нормами и правилами (СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения). Обработанная вода отвечает требованиям СаНПиН 2.1.4.1074-01.

1. Выбор технологической схемы

В соответствии со СНиП п.6.2: "метод обработки воды, состав и расчетные параметры водопроводных очистных сооружений, и расчетные дозы реагентов устанавливаем в зависимости от качества воды источника, назначения водопроводной очистной станции и ее производительности, на основании опыта эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях".

Предварительный выбор сооружений осветления и обесцвечивания воды производим по СНиП табл.15 по основным показателям:

мутность М - 300 мг/л,

цветность Ц - 66 град,

производительность станции - 70000 м³ /сут.

Для интенсивного и эффективного процесса обработки воды используют реагентные технологические схемы. К тому же, при обработки воды с применением реагентов водоочистные сооружения значительно меньше по объему, компактнее и дешевле в строительстве. По эффекту обработки необходима технологическая схема для полной или глубокой очистки воды, что соответствует требованиям питьевой воды.

В соответствии с выше изложенным, выбираем технологическую схему обработки воды с применением реагентов, в которой основным сооружениями являются: горизонтальный отстойник и скорый фильтр. Условия применения: исходная мутность до 1500 мг/л, исходная цветность до 120 град; мутность очищенной воды до 1,5 мг/л, цветность очищенной воды до 20 град; производительность свыше 30000 м³/сут.

Кроме того, необходимо провести обеззараживание для уничтожения имеющихся в воде бактерий. Предусматривается оборот промывной воды в целях ее экономии.

2. Определение производительности станции

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

- коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды станции, равный, в соответствии п.6.6 из СНиП, 1,03 - 1,04 (при обороте), принимаем 1,04;

3. Реагентное хозяйство

Расчет дозы коагулянта.

Согласно СНиП п.6.202. запасы реагента на станции рассчитываются на 30 суток.

Коагулянт хранится в резервуарах мокрого хранения в растворных и расходных баках. В качестве коагулянта применим Al₂(SO₄)₃ - сернокислый алюминий. При обработке воды, имеющей большую мутность, выбор дозы коагулянта производится по табл.16 СНиП.

При мутности 300 мг/л доза коагулянта Д= 45 мг/л.

Выбор дозы коагулянта по цветности определяем по формуле:

Принимаем большую дозу коагулянта 45 мг/л.

Расчет емкости растворного бака.

Емкость растворного бака определяется по формуле:

- объемный вес раствора коагулянта;

b_р - концентрация раствора коагулянта в растворном баке;

n - время, на которое заготовляют раствор коагулянта, в ч.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.22 - количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 4 растворных бака, по 9,64 м³ каждый.

Габариты бака: h = 2,4 м; b = 2 м; l = 2,1м.



Принимаем гидравлическое перемешивание раствора коагулянта при помощи два (1 рабочий и 1 резервный) циркуляционных насоса марки 2К-6а с подачей 2,52 л/с и напором 1 ат, мощность двигателя 2 кВт. Дозирование осуществляется двумя (1 рабочий и 1 резервный) насосами дозаторами НД -1200/6и.

Бак для растворения коагулянта с подводом сжатого воздуха.

1 - подвод сжатого воздуха;

2 - подвод воды;

3 - выпуск осадка

Расчет емкости расходного бака.

Ёмкость расходного бака определяется по формуле:

где: _ концентрация раствора коагулянта в расходном баке (принимаем 4-10%);

= 17% _ концентрация раствора коагулянта;

Минимальное количество расходных баков по СНиП 2.04.02-84, п.6.22, не менее 3-х. Принимаем 3 расходных бака, по 33 м³ каждый.

Габариты бака: h = 2,4 м; b = 13 м; l = 16 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора коагулянта при помощи два (1 рабочий и 1 резервный) циркуляционных насоса марки 2к-6а 2,52 л/с и напором 1 ат, мощность двигателя 2 кВт. Дозирование осуществляется тремя (2 рабочих и 1 резервный) насосами дозаторами НД -1200/6и.

Расчет воздуходувок и воздухопроводов

Интенсивность подачи воздуха Q_возд принимается: для растворения коагулянта 8-10 л/с на 1 м², для его перемешивания при разбавлении до нужной концентрации в расходных баках 3-5 л/с на 1 м².

Расчетный расход воздуха Q_возд определяется как произведение площадей баков (в плане) на величину интенсивности подачи воздуха. Это позволяет подобрать воздуходувку необходимой производительности (W ? Q_возд).

А) для растворных баков (одновременно работают два бака) при их площади 3*(2,5х5) = 37,5 м².

Б) для расходного бака при его площади 4х7,3 = 29,2 м²

Таким образом, общий потребный расход воздуха составит:

Устанавливаем четыре воздуходувки (3 рабочие и 1 резервная) марки ВК-12 производительностью W = 10 м³/мин и напором H = 15 м; принимаем электродвигатель А-82/6 мощностью 40 кВт при скорости вращения n = 960 об/мин.

Скорость движения воздуха в трубопроводе диаметром d = 200 мм = 0,2 м при давлении р = 1,5 кгс/см² определяем по формуле:



Для определения потерь давления в воздухопроводе учитываем удельный вес сухого воздуха г = 1,917 кг/м³ при давлении р = 1,5 кгс/см² и температуре 0?С. Тогда вес воздуха, проходящего через трубопровод, составит:

Коэффициент сопротивления в для данного значения G составляет в = 0,86.

Принимаем длину воздуховода l = 20 м.

Определим потери давления воздуха по формуле:

Потери напора в фасонных частях воздухопровода при наличии семи прямоугольных колен, для которых ?ж = 1,5*7 = 10,5, по форумуле будут:

мм вод. ст. или 0,003 ат.

Ввиду небольшой величины этого давления принят ресивер уменьшенного объема, равного 0,5 м³, при диаметре 0,7 м и высоте 1,2 м.

Произведем проверку соответствия принятой ранее мощности электродвигателя воздуходувки. Так как Q = W = 30 м³/мин, или 0,484 м³/с, Н = 1,5 кгс/см², или 15000 мм вод. ст, з = 0,7, то

Мощность электродвигателя должна быть: N_э = 102/(0,88*3) = 40 кВт. Кроме магистрального воздухопровода диаметром d = 200 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.

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 - 1 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.

Расчет дозы извести для подщелачивания воды

При недостаточной щелочности реакция образования гидроокиси из сернокислого алюминия протекать не может. В этом случае нужно искусственно подщелачивать воду гашеной известью. Доза извести для подщелачивания воды рассчитывается согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.19.

В расчетном случае подщелачивание воды осуществляется гашеной известью Са(ОН)₂, добавленной в количестве:

где: - количество извести, добавляемой для подщелачивания воды;

Д_к = 45 мг/л - максимальная доза безводного коагулянта в период подщелачивания;

- эквивалентная масса коагулянта, для сернокислого алюминия принимается 57 мг/л;

Щ_о - 4,4 мг/л - общая щелочность воды.

коэффициент, равный для извести 28.

4. Гидравлический и технологический расчет основных сооружений

Вертикальный (вихревой) смеситель.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:

n - число смесителей;

= 30-40 мм/с - скорость восходящего движения воды. По СНиП 2.04.02-84 п.6.45.

- внутренний диаметр подводящего трубопровода (опр. по табл. Шевелёва):

при q=3033,3/4=758,33м³/ч=210,6л/с и V_вх = ,2-1,5м/с

d = 450 мм, V_вх = 1,32 м/с.

Соответственно,

f_н = р*d²/4 = 3,14*0,45²/4 = 0,159 м².

- высота нижней (конической) части смесителя:

Принимаем величину центрального угла = 45

(по СНиП 2.04.02-84 п.6.45).

Объем нижней части смесителя:

Полный объем смесителя:

где: (менее 2 мин) - продолжительность смешения реагента с массой воды.

Объем верхней части смесителя:

Высота верхней части смесителя:

Полная высота смесителя:



0,3…0,5 - строительный запас.

Расход воды, протекает по отводящей трубе для подачи в камеру хлопьеобразования. Скорость в этом трубопроводе должна быть 0,8-1 м/сек, а время пребывания - не более 2 минут.

Принят стальной трубопровод, с наружным диаметром 528 мм при скорости движения воды в нем 1 м/с.

Расчет камеры хлопьеобразования.

Площадь (в плане) всех камер хлопьеобразования равна:

V = 2 мм/с - восходящая скорость движения воды в КХО со взвешенным слоем осадка.

Принимаем 5 рабочие камеры и 1 резервную по СНиП п.6.62.

При ширине камеры В_к = 5,8 м (равной ширине отстойника) длина КХО равна:

F_к = 421,29 / 5 = 84,26 м²

L_к = F_к / В_к = 84,26 / 5,8 = 9,1 м;

Высота КХО равна высоте горизонтального отстойника 4,0м.Потери напора в перфорированных распределительных трубах определяем согласно СНиП п. 6.86. Коэффициент гидравлического сопротивления на выходе из распределительной системы равен:

Потери напора в слое взвешенного осадка принимаем 0,01м на 1м высоты слоя воды (СНиП п. 6.86). V = 0,5 м/c -скорость движения воды в начале распределительных труб.

Тогда потери напора в КХО равны:

Высота КХО равна:

Принимаем =4,0 м.

Время пребывания воды в камере:

Расход воды, приходящуюся на каждую камеру:

Распределение воды по площади КХО производится с помощью напорных перфорированных труб с отверстиями, направленными вниз под углом 45 градусов. В каждой КХО устраиваемт 4 перфорированные трубы, расстояние между осями которых 2м, а расстояние от оси трубы до стены камеры 1м.

Диаметр отверстий d_отв = 25мм с площадью f_о = 0,00049 м.

Расход воды по каждой трубе:

q_тр = q_к / n = 168,52 / 4 = 43 л/с;

Принимаем чугунные трубы D = 300мм при скорости движения воды V = 0,85 м/с.

Площадь всех отверстий составит:

Необходимое количество отверстий на каждой трубе:

Отверстия располагаем в 2 ряда с шагом:

L_о = L_к / n = 9100 / 58 = 150 мм.

Из КХО в горизонтальный отстойник воду отводят над затопленным сливом. Верх стенки водослива располагают ниже уровня воды в отстойнике на величину:

где V_в - скорость движения воды через водослив, по СНиП п.6.58 V_в = 0,05 м/с.

На входе воды в отстойник устанавливают подвесную перегородку, погруженную на ј H_отс :

Расчет горизонтального отстойника

Отстойник предназначен для осветления воды, действие его основано на осаждении взвеси под действием силы тяжести.

Начальная мутность М = 300 г/м³.

Принимаем u = 0, 5 мм/сек. (согласно СНиП 2.04.02-84, по таблице 18),

Площадь всех отстойников в плане:

=1,3 м/с - коэффициент, учитывающий взвешивающее влияние вертикальной составляющей скорости потока, по СНиП 2.04.02-84 п.6.67.

L - длина отстойника:

Где: - средняя высота зоны осаждения, принимаем равной 3,2 м;

- расчётная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника (принимается равной 6-8, 7-10 и 9-12 мм/с для маломутных, средней мутности и мутных вод соответственно, принимаем равной 7 мм/с по СНиП 2.04.02-84 п.6.68).

Ширину отстойника, соответствующую размеру плит перекрытия, принимают в осях 6 м, в чистоте - 5,8 м.

Тогда количество рабочих отстойников составит:



Т.к. количество отстойников менее 6, то предусматриваем 1 резервный отстойник СНиП п.6.68.

Горизонтальный отстойник проектируем с гидравлическим удалением осадка (без выключения подачи воды в отстойник).

Для гидравлического удаления осадка предусматриваем струйную систему перфорируемых труб, обеспечивающих удаление его в течение 20 мин. Дно отстойника между трубами принимаем призматическим с углом наклона грани 45 градусов. Расстояние между осями дренажных труб принимаем 3м, а расстояние от стены 1,5м.

Количество осадка, удаляемого из каждого отстойника за 1 чистку:

Т - продолжительность действия отстойника между чистками, согласно СНиП п. 6.70 принимаем Т = 12 ч;

N = 5 - количество отстойников;

C_cp - средняя концентрация взвешенных веществ, поступивших в отстойник за период между чистками:

К = 0,5 - коэффициент принимаемый для очищенного сернокислого алюминия, согласно СНиП п.6.65;

Д_к - доза коагулянта, 45 мг/л;

Ц - цветность исходной воды 66 град.

U=0 - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью для подщелачивания воды, г/л: т.к. подщелачивание не требуется;

m - количество взвеси выходящей из отстойника, принимаем m = 10 мг/л, согласно СНиП п.6.65.

Расход воды, сбрасываемой с осадком для одного отстойника равен:

где Р_т - концентрация твердой фазы в воде согласно СНиП табл.19. Р_т = 32000 г/м³,

t - продолжительность сброса осадка согласно п.6.71, t = 20 мин.

К_р - коэффициент разбавления осадка 1,5.

Диаметр дырчатых труб принимаем: , при и

Диаметр отверстий принимаем по п. 6.71 d_oт = 25 мм.

Площадь всех отверстий f_о для приема осадка:

где К_п - коэффициент перфорации трубы по по СНиП 2.04.02-84 п.6.71;

Количество отверстий в трубе:

где f_о - площадь отверстия f_о = 0,00049 м².

Шаг оси отверстий, которые размещаются в 2 ряда в шахматном порядке под углом 45 градусов к оси трубы: L₀ = 500мм, тогда длина дырчатых труб:

Продольный уклон дна отстойника принимаем, согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.74:

i = 0,005 в сторону противоположную движения воды.

Для определения высоты отстойника, определяем высоту зоны накопления осадка.

Объём зоны накопления и уплотнения осадка равен:

где Т_р - период работы между сбросами осадка, Т_р = 12 ч.

Процент задержания взвеси отстойником:

Средняя высота зоны накопления и уплотнения осадка равна:

F_отс - площадь отстойника, равная:

Так как диаметр дырчатых труб равен 250 мм, то высоту зоны накопления принимаем конструктивно равной 0,5 м.

Высота отстойника равна:

где 0,3 - величина превышения строительной высоты над расчётным уровнем воды, согласно СНиП п. 6.73.

Сбор осветленной воды осуществляется системой горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями. Желоба расположены на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцевой стенки, т. е. длина желобов равна:

Верх желоба на 10 см. выше максимального уровня воды в отстойнике. Отверстия расположены на 8 см. выше дна желоба, диаметр отверстий 25 мм.

Расчет скорого безнапорного фильтра с кварцевой загрузкой

Расчёт площади фильтра.

Суммарная площадь фильтра будет:

Т - продолжительность работы станции в течение суток, Т = 24часа;

V_р.н-расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации,

V_р.н = 6 м/час;

n - количество промывок каждого фильтра за сутки, n=2;

- интенсивность промывки, = 12,5 л/(с*м²);

t₁ - продолжительность промывки, t₁ = 7 мин = 0,10 час;

t₂ - время простоя фильтра в связи с промывкой, t₂ = 0,33 час.

Количество фильтров должно быть:

Площадь одного фильтра:

Размер фильтра в плане принят 10х5 м.

Скорость фильтрования при форсированном режиме составит:

Подбор состава загрузки фильтра.

Загрузка фильтра принята согласно данным табл. 21 СНиП 2.04.02-84. Высота фильтрующего слоя h_ф = 1500 мм с минимальным диаметром зерен 0,5 мм и максимальным диаметром зерен d_э = 1 мм, а коэффициент неоднородности К_н = 1,8.

Поддерживающие слои имеют общую высоту 500 мм и крупность зерен 2-40 мм.

Расчет распределительной системы фильтра.

В проектируемом фильтре распределительная система как для равномерного промывной воды по площади фильтра, так и для сбора профильтрованной воды.

Интенсивность промывки принята = 12,5 л/с*м², тогда количество промывной воды, необходимой для одного фильтра, будет: q_пр = F* = 50*12,5 = 625 л/с

Диаметр коллектора распределительной системы определяют по скорости входа промывной воды d_кол. = 800 мм, что при расходе 625 л/с соответствует скорости V_кол = 1,2 м/с.

Площадь фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстояниях между ними m = 0,27 м (рекомендуется m = 0,25 - 0,35 м) и наружно диаметре коллектора D_кол = 830 мм, составит:

а расход промывной воды, поступающей через одно отверстие,

Диаметр труб ответвлений принимаем d_отв = 80 мм, тогда скорость входа воды в ответвления будет V = 1,7 м/с (что не превышает рекомендуемой скорости 1,8 - 2 м/сек).

В нижней части ответвление площади всех отверстий под 45? к вертикали предусматривается отверстия диаметром 10-12 мм.

Отношение площади всех отверстий в ответвлениях распределительной системы

?f_о = 0,25*50/100 = 0,125 м², или 1250 см².

При диаметре отверстий д_о = 14 мм площадь отверстия f_о = 1,54 см². Следовательно, общее количество отверстий в распределительной системе каждого фильтра

n_о = ?f_о/ f_о = 1250/1,54 = 812 шт.

Общее количество ответвлений на каждом фильтре при расстояниях между осями ответвлений 0,27 м составит (5,4/0,27)*2 = 40. Количество отверстий, приходящихся на каждое ответвление , 812/40 = 21 шт.

При длине каждого ответвления l_отв = (5,55 - 0,83)/2 = 2,36 м шаг оси отверстий на ответвлении будет е_о = l_отв/21 = 2,36/21 = 0,11 м, или 110 мм.

Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке, под углом 45? к вертикальной оси трубы.

Для удаления воздуха из трубопровода, подающего воду на промывку фильтра, в повышенных местах распределительной системы предусматривают установку стояков-воздушников диаметром 75-150 мм с автоматическим устройством для выпуска воздуха. На коллекторе фильтра также устанавливают стояки-воздушники.

Расчет устройства для сбора и отвода воды при промывки фильтра

Принимаем 4 желоба треугольного сечения, при этом расстояние между осями желобов составят е_ж= 5,55 / 4 = 1,5 м, что в пределах рекомендованных СНиП. При расходе промывной воды на один фильтр q_пр = 625 л/с и количестве желобов n_ж = 4 расход воды, приходящийся на один желоб составит:

q_ж = 625 / 4 = 156,3 л/с = 0,156 м³/с.

Ширина желоба определяем по формуле:

где: а_ж - отношение прямоугольной части желоба к половине его ширины, а = 1;

К_ж - коэффициент, принимаемый для желобов с полукруглым лотком 2.

Высота кромки желоба над поверхностью загрузки определяется по формуле:

h_ж = (Н * е / 100) + 0,3=(1,5 * 45 / 100) + 0,3 = 0,98 м.

где: Н - высота фильтрующего слоя, Н = 1,5 м;

е - относительное расширение фильтрующей загрузки, е = 45 %.

Так как конструктивная высота желоба h_к = 0,64 м, т.е. более чем 0,61 м, нужно принять h_ж = 0,7 м с тем, чтобы расстояние от низа желоба до верха загрузки фильтра было 0,05 - 0,06 м.

Расход воды на промывку фильтра нахожу по формуле:

Т_р - продолжительность работы фильтра между двумя промывками,

T_p = T_o - (t₁ + t₂ + t₃), здесь

Т_о - продолжительность рабочего фильтроцикла, Т_о = 12 часов;

t₁ - продолжительность промывки, t₁ = 0,1 час;

t₂ - время простоя фильтра в связи с промывкой, t₂ = 0,33 час;

t₃ - продолжительность сброса первого фильтрата в сток, t₃ = 0,17 час.

Т_р = 12 - (0,10 + 0,33 + 0,17) = 11,4 ч.

Расчет сборного канала

При отводе промывной воды с фильтра в 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:

q_кан - расход воды в канале, q_кан = 0,625 м³/с;

b_кан - минимально допустимая ширина канала (по условиям эксплуатации), b_кан = 0,7 м;

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах поперечного сечения f_кан = 0,7 * 0,95 = 0,665 м² составит V_кан = q_кан / f_кан = 0,625 / 0,665 = 0,94 м/с

Определение потерь напора при промывке фильтра.

Потери напора при промывке слагаются из следующих величин:

h = h_р.с + h_ф + h_п.с + h_п.т + h_о.с + h_м.с. , где

h_р.с - потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра:

где: V_кол - скорость движения воды в коллекторе, V_кол = 1,2 м/с;

V_р.т - скорость движения воды в распределительных трубах, V_р.т = 1,7 м/с;

- отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора, = 0,125/0,5 = 0,25.

h_ф - потери напора в фильтрующем слое:

h_ф = (а + b*щ)*Н_ф,

где а = 0,76 и b = 0,017 - параметры для песка с крупностью зерен 0,5 - 1 мм;

Н_ф = 1,5 - высота слоя загрузки.

h_ф = (0,76 + 0,017*12,5)*1,5 = 1,46 м.

h_п.c - потери напора в в гравийных поддерживающих слоях высотой Н_п.с. по формуле:

h_п.c = 0,022*Н_п.с.* щ= 0,022*0,5*12,5 = 0,14 м,

где: Н_п.с. = 0,5 м.

h_п.м. - потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы:

h_п.м. = i * l= 0,00796 * 100 = 0,80 м,

где: i - гидравлический уклон, при q = 625 л/с, d = 600 мм и V = 1.7 м/c, i = 0,00796;

l - длина трубопровода, l = 100 м

h_о.с. - потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном трубопроводах насоса для подачи промывной воды:

h_о.с. = V² / (2*g) = 2,85² / (2*9,81) = 0,41 м.

При трех одновременно действующих насосов 12Д-19, каждый и з которых подает 210 л/с, скорость в патрубках насоса d = 300 мм составит V = 2,85 м/с. Тогда:

h_м.с. - потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре:

h_м.с. = * V²/(2*g) = (2*0,984 + 0,26 + 0,5 + 0,92)*1,7²/(2*9,81) = 0,55 м

1 = 0,984 - колено;

2 = 0,26 - задвижка;

3 = 0,5 - вход во всасывающую трубу;

4 = 0,92 - тройник;

h = 2,8 + 1,46 + 0,14 + 0,8 + 0,41 + 0,55 = 6,16 м.

Геометрическая высота подъёма воды от дна РЧВ до кромки желобов над фильтром будет: h_г = 0,7 + 2,0 + 4,5 = 7,2 м, где

0,7 - высота кромки желоба над поверхностью фильтра, м;

1,6 - высота загрузки фильтра, м;

4,5 - глубина воды в резервуаре, м.

Напор который должен развивать насос при промывке фильтра равен:

Н = h_г + h + h_з.н.= 7,2 + 6,16 + 1,5 = 14,86 м, где h_з.н = 1,5м - запас напора.

Расчет водонапорной башни

Для обеспечения требуемого напора промывной воды фильтров на территории станции необходимо наличие водонапорной башни.

Объем бака башни рассчитывается на две промывки скорых фильтров:

W_б.б. = 2 * Q_пр * t= 2 * 2680 * 0,1 = 536 м³,

Q_пр - расход воды на одну промывку, равен 625 л/с = 2680 м³/ч;

t - продолжительность промывки, равна 0,1 ч.

Принимаем к расчету цилиндрический бак высотой H = d/2. Исходя из этого, определяем диаметр бака башни.

Объем бак башни:

Выражаем d:

d =

Принимаем диаметр бака башни 11,5 м, тогда уровень воды в башне составит:

F_б.б - площадь дна бака башни. F_б.б. = 3,14 * d² / 4 = 3,14 * 11,5²/ 4 = 104 м²

5. Резервуар чистой воды

Определяем объем:

W_p - регулирующий объем воды:

К_н - отношение макс. часовой подачи воды в регулирующую емкость к среднему часовому расходу в сутки макс. водопотребления, равно 1;

К_ч - коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости, определяемый как отношение макс. часового отбора к среднему часовому расходу в сутки макс. водопотребления, равен 1,5.

W_п - противопожарный запас воды, равен 756 м³/сут;

W_ф - запас воды на собственные нужды, принимается 3% от Q: W_ф = 0,03 * 72800 = 2184 м³.

Площадь одного резервуара:

по СНиП должно быть 2 шт. или более, принимаем 2 резервуара прямоугольных в плане с размерами 55 x 40 м. По СНиП высота Н_рчв= 3,5 - 4,5 м, принимаем 4,5 м.

6. Расчет по обработке осадка

Сооружение для повторного использования промывной воды.

Определение объема промывной воды фильтров в сутки.

Объем воды необходимой для промывки 1 фильтра:

W_в = q_пр * t₁ = 625*360 = 225000 л = 225 м³.

Расход воды для промывки всех фильтров:

Q_общ.пр. = N*W_в*n = 13*225*2 = 5850 м³/сут.

Промывная вода фильтров, в объеме 5850 м³/сут, направляется в песколовку совмещенную с резервуаром усреднителем. Уловленный песок попадает в бункер, а затем на песковую площадку. Обработанная вода поступает в голову сооружений (80% промывной воды), а сырой осадок (20% промывной воды) обезвоживается.

Расход промывной воды, повторно использующийся:

Q_об.пр. = 0.8*5850 = 4680 м³/сут

Расход промывной воды, сбрасываемой с осадком:

Q_сбр.пр. = 0.2*5850 = 1170 м³/сут

Обработка осадка из горизонтальных отстойников

Сырой осадок поступает в резервуар для его приема, где отстаивается (частично вода направляется в производственную канализацию).

Насосами осадок перекачивается в сгуститель, затем уплотненный осадок направляется в емкость для сгущенного осадка, а далее перекачивается насосом на прессфильтр, где обезвоживается. Обезвоженный осадок вывозится.

Сгустители с медленным механическим перемешиванием применяются для уплотнения осадка. Расчет сгустителя ведем по СНиП 2.04.02-84 приложение 9.

Продолжительность цикла сгущения осадка состоит из следующих операций:

наполнение сгустителя - 20 минут;

сгущение - 6 часов;

последовательной перекачки осветленной воды из cгущенного осадка - 40 минут.

Наибольшую скорость движения вращения фермы принимаем 0,03 м/с. Средняя влажность осадка после сгущения 90 %.

Объем сгустителя:

W_сг = 1.3*К_р.о.*W_ос.ч. = 1.3*1.5*72,1 = 140 м³

где - коэффициент разбавления осадка при выпуске из сооружений подготовки воды, принимаем по пункту 6.74;

-при гидравлическом удалении осадка.

объём осадочной части сооружения подготовки воды. W_ос.ч. = W_з.н. = 72,1 м³

Принимаем 2 сгустителя со средней рабочей глубиной 3,5м, тогда их диаметр будет равен:



Ввод осадка в сгуститель осуществляется на 1м выше отметки дна в центре сгустителя. Забор осветленной воды производится устройствами, не зависящими от уровня воды в сгустителе.

7. Обеззараживание воды

Расчет дозы и расхода хлора для первичного и вторичного хлорирования

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.146 при отсутствии данных технологических изысканий, для предварительных расчётов дозу хлора для поверхностных не фильтрованных вод составляет 3-5 мг/л а после фильтрования 2-3 мг/л.

Принимаем дозу хлора для первичного хлорирования, мг/л;

для вторичного хлорирования, мг/л.

Расчет расхода хлора для первичного хлорирования.

Расчетный часовой раствор хлора:

Расчет расхода хлора для вторичного хлорирования.

Расчетный часовой раствор хлора:

Общий расход хлора для первичного и вторичного хлорирования:

Q_Cl = Q_Cl1 + Q_Cl2 = 15,16 + 6,07 = 21,23 кг/ч = 509,5 кг/сут.

Описание хлораторных установок для дозирования хлора при первичном и вторичном хлорировании.

Вакуумный хлоратор системы ЛОНИИ-100.

Хлораторы имеют одинаковый вес 32,5 кг и габаритные размеры 830 х 730 х 160 мм. Хлораторы монтируются на щитах размером 830 х 730 х 160 мм, которые крепятся на расстоянии 0,25 - 0,3 м от стены; расстояние принимают 0,7м.

Расчет хлораторных установок для дозирования жидкого хлора при первичном и вторичном хлорировании

В аппаратной устанавливаются 2 хлоратора вакуумной системы производительностью 10 кг/ч: для первичного хлорирования - 1 рабочий и 1 резервный, для вторичного хлорирования - 1 рабочий и 1 резервный.

Количество расходных баллонов с хлором определяется по формуле:

S_б = 0,5-0,7 кг/ч - съем хлора с одного баллона без искусственного подогрева при температуре воздуха в помещении +18 градусов;

Для уменьшения количеств расходных баллонов в хлораторной устанавливаются стальные бочки - испарители. Диаметр бочки -испарители Д = 0,746м, длина L = 1,6м. Такая бочка имеет емкость 500 л и вмещает до 625 кг хлора. Съем хлора с одного м² боковой поверхности бочки составляет S_б = 3 кг/ч. Боковая поверхность бочки при принятых размерах составит F_б = 3,65 м².

Съем хлора с одной бочки составит:

Для обеспечения подачи хлора при первичном и вторичном хлорировании в количестве 21,23 кг/ч необходимо установить 1 бочку-испаритель.

Чтобы пополнить расход хлора из бочки, его переливают из стандартных баллонов емкостью 55 л, 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 единовременно действующих расходных баллонов: N_б.ед. = Q_Cl /5 = 21,23 / 5 = 4,24 шт.

Принимаем 5 баллонов.

Всего за сутки потребуется баллонов с жидким хлором: N_б.сут.=Q_Cl /55=509,5/55=9 шт.

В помещении хлораторной должны находиться резервные баллоны в количестве не менее 50% от суточной потребности. Следовательно, необходима установка 18 баллонов для первичного и вторичного хлорирования.

При суточном расходе более трёх баллонов при хлораторной надо предусматривать хранение трёхсуточного запаса хлора. В данном случае количество баллонов на этом складе должно быть: 3*9 = 27 шт.

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

К_скл = Q_Cl* 30 / 55 = 509,5*30/55 = 278 баллонов стандартного типа.

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

Вспомогательное оборудование хлораторных.

тележка для перевозки хлорных баллонов;

футляр для поврежденных баллонов;

весы циферблатные.

8. Склады реагентов

Расчёт ёмкости для мокрого хранения коагулянта.

Расчёт сооружения ведётся для условий применения неочищенного сернокислого алюминия.

Масса коагулянта на 30 суток:

Т = Д_к*Q_полн*24*30/1000 = 0,045*3033,3*24*30/1000 = 100 т.

По СНиП 2.04.02-84* п. 6.205 объем баков следует определять из расчета 2,2 м³ на 1т товарного коагулянта, тогда

W_общ = 2,2*Т/ г = 2,2*100/1= 220 м³.

т/м³ - объемный вес раствора коагулянта;

Принимаем 3 бака - хранилища, по 80 м³ каждый

9. Подсобные помещения и лаборатории

В зданиях станций водоподготовки необходимо предусматривать лаборатории, мастерские, бытовые и другие вспомогательные помещения. Состав и площади помещений надлежит принимать в зависимости от назначения и производительности станции, а так же источника водоснабжения.

1. Химическая лаборатория - 40 м²;

2. Весовая - 6 м²;

3. Бактериологическая лаборатория автоклавная - 30 м²;

4. Средоварочная и моечная - 15 м²;

5. Комната для гидробиологических исследований (при водоисточниках, богатой микрофлорой) - 12 м²;

6. Помещения для хранения посуды и реактивов - 15 м²;

7. Кабинет заведующего лабораторией - 10 м²;

8. Местный пункт управления - назначается по проекту

диспетчерезации и автоматизации;

Комната для дежурного персонала - 20 м²;

Кабинет начальника станции - 15 м²;

Мастерская для текущего ремонта мелкого оборудования и приборов - 20 м²;

Гардеробная, душ и санитарно-технический узел - по СНиП II-92-76.

10. Песковое хозяйство

Кварцевый песок, используемый в качестве загрузки фильтра, должен быть очищен от примесей и иметь определенный гранулометрический состав. В установках пескового хозяйства предусматривают подготовку карьерного песка как для первоначальной загрузки фильтров, так и для ежегодной его догрузки в размере 10% общего объема песчаного фильтрующего материала. Кроме того, необходима периодическая отмывка загрязненной загрузки. Объем песка, загруженного в фильтры, перед пуском станции с 12-ю фильтрами площадью F = 50 м² каждый и высотой фильтрующего слоя h = 1,5 м.

где: N - количество фильтров на станции;

Годовая потребность в дополнительном количестве песка (10% загрузка);



Принимаемого в карьерном песке содержится 55% песка пригодного для загрузки фильтра.

Тогда потребность в карьерном песке перед пуском станции:

Годовая потребность в карьерном сырье для догрузки в фильтры:

Песковая площадка принята асфальтированная размером в плане 20 х55 м (т.е. 1100 м²), в том числе размер отделения для складирования карьерного сырья 30х20 м.

Объем складированного сырья при высоте слоя 0,5 м; W_с =30*20*0,5 = 300 м³.

Чистый отсортированный песок с крупностью зерен 0,5 - 1,0 мм хранится в железобетонных емкостях размером 6x6 (в осях) м и высотой 3 м, размещенной в помещении реагентного хозяйства.

Объем этого песка: W_от = 5,8 * 5,8 * 2 * 3 = 200 м³.

Сортировка и отмывка песка производится в классификаторе ТКП - 4 конструкции АКФ РСФСР производительностью 5 м³/ч исходного сырья. Продолжительность работы классификатора перед пуском станции: t_к = 1636 / 5 = 327 ч;

А для догрузки фильтров t_д = 163,3 / 5 = 32,7 ч в год.

Объем расходуемой воды перед пуском станции: классификатором

(Q_час = 300м³/ч); Q_к = 300 * 327 = 98100 м;

Бункером - питателем (Q_час = 30 м³/ч); Q_б = 30 * 327 = 9810 м³.

Суммарный расход воды Q = 107910 м³.

Объем воды, расходуемой при догрузки песка Классификатором:

300 * 32,7 = 9810 м³/год;

Бункером - питателем: 30 * 32,7 = 981м³ /год;

Суммарный расход воды: Q = 10791 м³/год.

11. Охрана окружающей среды

Водопроводная станция представляет собой комплекс специфических сооружений, где исходным сырьем и конечным продуктом является вода.

Загрязнение окружающей среды может возникнуть только за счет сброса в водоем сточных вод и осадка, состоящего из выделенных из исходной воды загрязнений и реагентов.

Поэтому необходимо разработать мероприятия по охране окружающей природы и утилизацию осадка. В каждом конкретном случае вопрос о том, целесообразно повторно использовать промывную воду или сбрасывать ее, должен решаться после технико-экономического анализа, с учетом выполнения требований и правил охраны поверхностных вод от загрязнений.

12. Зоны санитарной охраны

Зоны санитарной охраны обеспечивают соответствующее требованиям СаНПиН качество питьевой воды и предотвращают возможность загрязнения и заражения воды как в источнике, так и в самих водопроводных сооружениях; они разделяются на пояса.

В первом поясе, т.е. в местах расположения водопроводных и технологических сооружений, резервуаров чистой воды, насосных станций и других, должно быть постоянное ограждение территории на расстоянии не менее 30 м от основных сооружений; вдоль ограждений создается зеленая полоса насаждений. В границах этой зоны строгого режима разрешается пребывание только людей, работающих на объекте или имеющих специальные пропуска и разрешения. Для контроля устанавливается постоянная охрана объекта. Кроме перечисленных объектов, на территории станции разрешается размещать понизительные подстанции, склады хлора, аммиака, коагулянта и других реагентов, ремонтные (механические, электротехнические, строительные) мастерские, центральную котельную, склад фильтрующих материалов. Другие подсобные и служебные помещения (гаражи, контора, помещение охраны и др.) следует располагать вне зоны строгого режима.

В проекте первого пояса зоны санитарной охраны должно быть учтено:

в границах зоны запрещается строительство, не связанное с нуждами водоснабжения, а также жилых, общественных и административных зданий;

располагать основные объекты на территории необходимо с учетом особенностей рельефа местности, направления потока грунтовых вод и фильтрационной способности грунтов.

Планировка территории первого пояса и прилегающей к ней территории второго пояса должна обеспечивать отвод атмосферных вод от всех объектов технологических сооружений и с площадки последних.

Второй пояс включает: источник водоснабжения, бассейн его питания с притоками до границ водораздела, другие источники и грунтовые воды, которые могут оказать неблагоприятное воздействие; окружающую территорию с населенными местами, предприятиями, сооружениями и т.д., влияющими на состав воды в источнике водоснабжения. В этой зоне санитарной охраны должны быть предусмотрены мероприятия по благоустройству населенных мест, предохраняющие почву и водоемы от загрязнения.

Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения", Москва, Стройиздат, 1985 г;

2. Кожинов В.Ф. "Очистка питьевой и технической воды". Москва, Стройиздат, 1971 г;

3. Шевелев Ф.А. "Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб", Москва, Стройиздат, 1973г.

Размещено на Allbest.ru