Очистка природных вод

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министрество образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательно учреждение

Высшего профессионального образования

«Южно-Уральский Государственный Университет»

(Национальный исследовательский университет)

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра «Водоснабжения и Водоотведения»

Пояснительная записка к курсовой работе на тему:

«Очистка природных вод»

Выполнил студент группы АС-478

Перетяченко А.Д.

Проверил преподаватель:

Николаенко Е.В.



Аннотация

В курсовом проекте представлено проектирование очистных сооружений водоснабжения, их устройство и расположение, расчёты расхода водопотребления, графические материалы.



Оглавление

Введение

1. Определение производительности очистных сооружений

2. Выбор технологической схемы водоподготовки

3. Расчет высотной схемы очистных сооружений

4. Расчет реагентного хозяйства

4.1 Определение доз реагента

4.2 Расчет растворных и расходных баков

4.3 Подбор насосов-дозаторов

4.4 Расчёт воздуходувок и воздуховодов

5. Расчет основных сооружений станций водоподготовки

5.1 Расчет смесителя

5.2 Расчет осветлителя со взвешенным слоем осадка

5.3 Расчет скорых фильтров

5.4 Расчет хлораторной установки

5.5 Расчет резервуара чистой воды

6. Гидравлический расчет основных технологических трубопроводов

Заключение

Библиографический список



Введение

очисной водподготовка трубопровод сооружение

Очистка природных вод и водоподготовка -- комплекс физических, химических и биологических процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащения ее недостающими ингредиентами, чтобы сделать ее пригодной для хозяйственно-питьевого, промышленного или сельскохозяйственного использования.

Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения и правила контроля качества воды, производимой и подаваемой системами питьевого водоснабжения населенных мест в России, устанавливаются по СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь удовлетворительные органолептические свойства. Ее безопасность в эпидемическом отношении определяется ее соответствием нормативам по показателям.

В данном курсовом проекте разрабатывается технологическая схема и производится расчет водоочистных сооружений, обеспечивающих очистку природной воды до требований СанПиН 2.1.4.1074-01. При проектировании очистной станции выбор сооружений и аппаратов осуществляется в зависимости от ее качества в источнике и требований потребителя.



1. Определение полной производительности очистных сооружений

Перед выбором метода водоподготовки и технологической схемы очистных сооружений для начала необходимо рассчитать полную производительность очистных сооружений, которая слагается из расчетного расхода воды для суток максимального водопотребления, расхода воды на собственные нужды станции и дополнительного расход воды на пополнение противопожарного запаса:

Q_расч=б•Q_max.сут+Q_доп,

где б- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции, принимается согласно СНиП 2.04.02-84*.

Расходы воды для суток максимального водопотребления определяется по формуле:

Q_max.сут=K_сут.max•?q_max.сут•N/1000,

где K_сут.max - коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели;

q_max.сут - норма расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя;

N - расчетное число жителей в районах жилой застройки с различной степенью благоустройства.

Q_max.сут=1,2•200•35900/1000=8616 м³/cут

Расчетная продолжительность тушения пожара в населенном пункте и на промпредприятии согласно [1] принимается равно 3 ч. В течение этого времени должен быть обеспечен полный расход воды на пожаротушение, который составляет:

Q_доп = ,

где n - число одновременных пожаров;

q_пож - расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар;

t_пож - продолжительность тушения пожара;

Г_пож - время восстановления пожранного объема воды, который должен быть не менее 24 ч.

Q_доп = = 31,5 м3/cут

Полная производительность очистных сооружений равна:

Q_расч=1,1•8616+31,5= 9509,1 м³/cут = 396 м³/ч



2. Выбор технологической схемы водоподготовки

Метод обработки воды и необходимый для этого состав очистных сооружений, устанавливаются в зависимости от производительности и качества воды в источнике, определяемого показателями и требованиями СанПин 2.1.4.1074-01.

Состав объектов станций водоподготовки зависит от метода обработки воды. В зависимости от этого технологические схемы подразделяются на безреагентные и реагентные. Кроме этого очистка воды может осуществляться по одноступенчатой и двухступенчатой схемам в зависимости от количества основных технологических процессов.

Применение реагентной обработки предусматривает использование коагулянтов и флокулянтов, что обеспечивает эффективность обесцвечивания и осветления воды. Метод обработки воды с применением коагулянтов используется при любой цветности и мутности воды в источнике водоснабжения и при различной производительности очистных сооружений.

Основные сооружения водоочистной станции необходимо определять в зависимости от исходной мутности и цветности воды, производительности станции и требований к качеству воды на выходе.

Состав технологических сооружений принимается в соответствии с

[1, табл.15]. Для данного курсового проекта в качестве основных сооружений принимаем осветлители со взвешенным слоем осадка и скорые фильтры. Условия применения этих сооружений: мутность не менее 50 до 1500 мг/л, цветность не более 120 град. Сооружения эффективны при производительности станции свыше 5000 м³/сут. и обеспечивают допустимые требования по мутности и цветности для питьевой воды.



3. Расчет высотной схемы очистных сооружений

Высотная схема представляет собой графическое изображение в профиле всех сооружений станции с взаимной увязкой высоты их расположения на местности.

Составление высотной схемы начинают с наиболее низко расположенного сооружения - резервуара чистой воды. При проектировании высотной схемы максимальная отметка уровня воды в резервуаре чистой воды принимается за исходную минимальную. Затем в зависимости от этой отметки определяются отметки уровня воды в других сооружениях с учетом габаритов этих сооружений, потерь в соединяющих трубопроводах и потерь в самих сооружениях.

Расчёт ведётся для основных сооружений, с учётом того что необходимо стремиться к безнапорному движению воды между сооружениями.

Высотная схема приведена в приложении 1.



4. Расчет реагентного хозяйства

4.1 Определение расчетных доз реагентов

Расчетные дозы реагентов следует устанавливать для различных периодов года в зависимости от качества исходной воды и корректировать в период наладки и эксплуатации сооружений.

Наиболее широкое применение среди реагентов-коагулянтов на очистных сооружениях в России приобрел сульфат алюминия. В курсовом проекте так же примем в использование реагент Al₂(SO)₃.

Для ориентировочных расчетов при разработке проекта максимальную и среднегодовую дозу коагулянта допускается определять следующим образом:

· дозу безводного коагулянта при обработке мутных вод определяют по [1, табл.16];

· для обработки цветных вод дозу реагента определяют по формуле:

Д_к=4•,

где Дк - доза коагулянта в расчете на безводный продукт, мг/л;

Ц - цветность исходной воды.

По [1, табл.16] принимаем Д_к=35-45 мг/л.

Доза реагента для обработки цветных вод равна:

Д_к=4•=40 мг/л

При одновременном содержании в воде источника водоснабжения веществ, обуславливающих цветность и мутность, принимаем большую из доз Д_к=45 мг/л.

В качестве флокулянта примем полиакриламид. Расчетная доза флокулянта при проектировании принимается в зависимости от места его введения. При вводе перед отстойниками или осветлителями со слоем взвешанного осадка доза флокулянта принимается в соответствии с [1, табл.17]. По таблице принимаем Д_ф=0,6 мг/л. Флокулянты рекомендуется вводить в воду сразу после коагулянта.

Для улучшения процесса хлопьеобразования при недостаточной щелочности воду следует подщелачивать. Доза подщелачивающего реагента определяется по формуле:

Д_щ=К_щ•(Д_к/е_к-Щ_о)+1,

где К_щ - коэффициент, равный для извести (по СаО) 28; Д_к - максимальная доза безводного коагулянта в период подщелачивания, мг/л; е_к - эквивалентная масса безводного коагулянта, мг/мг-экв, принимаемая для Al₂(SO)₃-57; Щ_о - минимальная щелочность.

Д_щ=28•(45/57-3,1)+1=-63,7

Т.к доза реагента получилась отрицательная, необходимость в подщелачивании отпадает.

4.2 Расчет растворных и расходных баков

Реагенты, как правило, подаются в воду в виде растворов или суспензий. Существует два способа хранения реагента: «мокрое» и «сухое». Для курсового проекта принимаем «мокрое» хранение, которое предусматривается в растворных баках. Объем растворного бака зависит от дозы реагента, производительности очистной станции, от того на какой временной промежуток готовится данный раствор.

Суточный расход товарного коагулянта определяется по формуле:

Q_к = ,

где Д_к - расчетная доза коагулянта, г/м³;

Р_с - содержание безводного продукта в коагулянте, %.

Q_к = =1,22 т/сут

Объем растворных баков для коагулянта определяется по формуле:

W=,

где q - часовой расход, м³/ч;

n - время, на которое заготавливается раствор, 30 суток;

с - плотность раствора;

P- концентрация раствора коагулянта в растворных баках, 20%.

W= = 64,15м³

Количество растворных баков принимаем равное 3. Объем одного бака 21,4 м³, размер бака 3х3,5, высотой 2 метра.

Коагулянт забирается из растворных баков и подается в расходные баки, концентрация раствора в которых принимается до 12%.

Объем расходных баков определяется по аналогичной формуле:

W= = 1,8 м³

Принимаем два расходных бака объемом 0,9 м³,размерами 1х1 м, высотой 1м.

Так как флокулянт подается на очистные сооружения в виде готовой суспензии, можно предусмотреть устройство только расходных баков.

Объем расходных баков флокулянта определяется по формуле

где расчетный расход воды, м³/ч;

время, на которое заготавливается раствор флокулянта, согласно п.6.31[1] объем расходных баков для раствора ПАА определяется из расчета двухсуточного хранения (n=48 ч) для 0,1% раствора;

доза флокулянта, 0,6 мг/л;

концентрация раствора флокулянта в расходных баках, 0,1%;

плотность раствора флокулянта, 1,3 т/м³

Принимаем 3 бака объемом 2,7 м³, размерами 2х1,4 м, высотой 1 метр.

4.3 Подбор насосов-дозаторов

Дозирование растворов реагентов следует производить насосами-дозаторами. Насосы необходимые для дозирования реагентов, подбирают по напору и производительности по действующим каталогам заводов изготовителей.

Так как были приняты 3 расходных бака для раствора коагулянта, следовательно, принимается 3 насоса дозатора с производительностью, которая определяется по формуле:

Для коагулянта:

Для флокулянта:

По необходимой производительности и технологическим характеристикам для коагулянта подобран дозатор НД 1,0 Р 160/25.

Для подачи флокулянта подобран насос дозатор НД 1,0 Р 160/25.

4.4 Расчёт воздуходувок и воздуховодов

Растворение коагулянта и перемешивание его в баках осуществляется сжатым воздухом с интенсивностью 12 л/(с•м²) - для растворения и 6 л/(с•м²) -для перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках при помощи воздуходувок.

Расход воздуха для одновременного приготовления раствора определяется по формуле:

Q=I•S•n,

где S - площадь бака, м²;

I - интенсивность подачи воздуха, л/(с•м²);

n - количество баков.

Расход воздуха для двух растворных баков:

Q_раст=12•10,5•3=378 л/с

Расход воздуха для расходных баков:

Q_расх=6•1•2=12 л/с

Общий расход воздуха для приготовления коагулянта необходимой концентрации:

Q_общ=378+12=390 л/с

Для подачи воздуха принимаем 3 рабочих и одну резервную воздуходувки типа Marco Polo 6MP0850 производительностью 24,1 м³/мин.

Обратный клапан при расчете сети воздуховодов по методу допустимых скоростей за исходные данные принимают оптимальную скорость воздуха, затем считают нужное сечение воздуховода.

Общий воздуховод подачи воздуха для приготовления коагулянта, рассчитанный на расход 390 л/с, принимается диаметром 350 мм.

Воздуховод подачи воздуха расходным бакам коагулянта принимается равным 150 мм.

Воздуховод подачи воздуха для приготовления коагулянта в растворных баках принимается равным 300 мм.



5. Расчет основных сооружений станций водоподготовки

5.1 Расчёт сооружений микрофильтров

Микрофильтры устанавливаются для удаления из воды крупных плавающих примесей.

Сетчатые фильтры следует размещать в зданиях станций водоподготовки. При обосновании допускается их размещение на водозаборных сооружениях.

Необходимо предусмотреть установку рабочих и запасных микрофильтров. В данном проекте предусматриваются микрофильтры производительностью до 450 м3/ч каждый, размерами D=1,5 м, H=2,75 м; площадь фильтрации - 3,75 м2; мощностью - 2,2; массой - 2,3 т; количество одновременно работающих - 2, в ремонте - 1.

Количество микрофильтров определяется из расчётной производительности очистной станции (равной 873,47 м3/ч) и производительности каждого микрофильтра..

n=Q_расч/Q_микроф =873,47/450=1,94 ?2 шт

Принимаем 2 рабочих микрофильтра и 1 резервный такой же производительности.

Расход воды на собственные нужды для микрофильтров принимаются равными 1,5% от расчётной производительности станции

Q_мф=1,5•Q_расч

Q_мф=0,015•873,47=13,1 м^3/ч



5.1 Расчет смесителей

Смесительные устройства должны включать устройства ввода реагентов, обеспечивающие быстрое равномерное распределение реагентов в трубопроводе или канале подачи воды на сооружения водоподготовки, и смесители обеспечивающие последующее интенсивное смешение реагентов с обрабатываемой водой.

Выбор типа смесителя должен обосновываться конструктивными соображениями и компоновкой технологических сооружений станции с учетом ее производительности и метода обработки воды. Для курсового проекта подбираем струйный распределитель.

Струйный распределитель используют для смешения суспензий или эмульсий реагентов в трубопроводах диаметром 200--1400 мм. Он включает систему трубок (2--5 шт.) со скошенными по направлению потока концами, пропущенных в трубопровод через сальники. На противоположном конце трубки снаружи трубопровода устанавливают запорную арматуру или струбцину на резинотканевом рукаве.

Так как смеситель будет устанавливаться на трубопроводе диаметром 400 мм, получаем 2 распределительных трубки для ввода реагента, диаметр которых 10 мм. Подача реагентов по трубкам осуществляется при V, равная 1 м/c.

После смешения обрабатываемой воды с реагентом начинается первая стадия осветления воды.

5.2 Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

Исходя из производительности очистной станции и качества исходной воды, в качестве основного сооружения первой ступени осветления выбираем осветлитель коридорного типа со слоем взвешенного осадка.

Осветлитель представляет собой прямоугольный железобетонный резервуар, разделенный вертикальными перегородками на три коридора - две камеры осветления и осадкоуплотнитель.

Общая площадь осветлителя определяется по формуле:

F=F_осв+F_отд= + ,

где F_осв - площадь зоны осветления, м²;

F_отд - площадь зоны отделения осадка, м²;

V_з.о - скорость восходящего потока воды в зоне осветления в мм/см, определяется по [1,табл.20] в зависимости от мутности воды;

К - коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем;

б - коэффициент снижения скорости восходящего потока воды в зоне осветления вертикального осадкоуплотнителя по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, равный 0,9.

F=F_осв+F_отд= + = 85,5+40,9=126,4 м²

Площадь одного осветлителя в плане не должна превышать 100..150 м², в зависимости от этого принимаем число осветлителей:

n= = = 1

Площадь каждого из двух коридоров осветлителя составит:

f_кор= = = 42,75 м²

Площадь осадкоуплотнителя определяется по формуле:

f_о.у.= = = 40,9 м²

Ширина коридора принимаем в соответствии с размерами балок b_кор=2,6м, тогда длина коридора определяется так:

l_кор= = = 16,44 м

Ширина осадкоуплотнителя выше окон для приема осадка считается по формуле:

b_о.у.= = = 2,48 м

Исходная вода поступает снизу в два коридора осветления через водораспределительный дырчатый коллектор. Рассчитывают его на наибольший расход воды по формуле:

q_кол= = = 198 м³/ч = 55л/c

Скорость входа воды в дырчатый коллектор должна быть в пределах 0,5-0,6 м/с, диаметр коллектора подбирается по таблицам гидравлического расчета водопроводных труб. Получаем пластмассовые трубы диаметром 400мм.

Скорость выхода воды из отверстия должна быть V_о=1,5..2 м/с. Следовательно, площадь отверстий распределительного коллектора определяется по формуле:

?f_о= = = 0,036 м

Диаметр отверстий принимается равным не менее 25 мм, тогда площадь одного отверстия будет равна:

f_о= = = 0,00049 м²

Количество отверстий:



n_о= = = 73 отверстий

Расстояние между осями отверстий в каждом ряду определяется из соотношения:

0,5<l_o= = = 0,45

Расчет водосборных желобов для сбора воды

Желоба размещаются в зоне осветления в верхней части осветлителя, вдоль боковых стенок коридоров.

Расход воды на каждый из желобов определяется по формуле:

q_ж =,

где 2 - количество коридоров в осветлителе;

2 - количество желобов в коридоре осветлителе.

q_ж = = 69,3 м³/ч

Ширина желоба прямоугольного сечения определяется по формуле:

b_ж = 0,9q_ж^0,4

Получаем ширину желоба равную 18,5 сантиметрам.

Затопленные отверстия размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба на 0,07 м ниже его верхней кромки. Глубина желоба в начале и конце его определяется соответственно по формулам:



h_нач=7+1,5•,

h_кон=7+2,5•

Получаем h_нач = 20,8 см м и h_кон = 30,12 см.

Площадь отверстий в стенке желоба определяется по формуле:

?f_отв =,

где h - разность уровней воды в осветлителе и в желобе, равная 0,05м;

м - коэффициент расхода, равный 0,65.

?f_отв = = 0,029 м

Диаметр отверстий принимается равным 20 мм, тогда количество отверстий:

n₀ = = = 93 отверстия

Шаг отверстий рассчитывается по формуле:

l_о= = = 0,17 м.

Расчет осадкоприемных окон

Площадь осадкоприемных окон определяют по общему расходу воды, который поступает вместе с избыточным осадком в осадкоуплотнитель:

q_ок=(1-К)•q_расч=(1-0,7)•396=118,8 м³/ч=0,033 м³/с

Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуплотнителя составит:

f_ок = ,

где V_ок - скорость движения воды с осадком в окнах, равная 10..15 мм/c.

f_ок = = 1,1 м²

Получаем f_ок равную 1,1 м².

Принимаем высоту окон равную 0,2 м, тогда общая длина их с каждой стороны осадкоуплотнителя составит:

l_ок = = = 5,5 м.

Исходя из конструктивных соображений, принимаем 9 окон вдоль одной из сторон осадкоуплотнителя. Получается, что ширина одного окна будет равна 0,6 м. Расстояние в свою очередь между окнами будет равно ? 1,1 м.

Расчет дырчатых труб для сбора и отвода воды из зоны отделения осадка

где q_ос - потеря воды при продувке, определяемая по формуле:

q_ос = ,

где n - число осветлителей;

- количество воды, теряемой при сбросе осадка из осадкоуплотнителя (при продувке осветлителя), определяется по формуле:

= ,

где С_в - максимальная концентрация взвешенных веществ, мг/л;

m - количество взвешенных веществ в воде, выходящей после обработки в осветлителе, равное 8..12 мг/л;

д_ср - средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе в зависимости от времени уплотнения;

К_р - коэффициент разбавления осадка при его удалении, равный 1,5.

= = 1,44 %

q_ос = = 5,7 м³/ч

q_сб = = 56,55 м³/ч

Скорость движения воды в водосборной трубе должна быть не более 0,5 м/c, следовательно, принимаем диаметр пластмассовой сборной трубы, равный 250 мм.

Диаметр отверстий d_о принимается равным 20 мм. Площадь отверстий при скорости входа V_о в них равной не менее 1,5 м/c составит:

?f_о = = 0,01 м²

Необходимое количество отверстий определяется по формуле:

n_o = = = 31,8 ? 32 отверстия

Шаг отверстий определяется по формуле:

l_о= = = 0,51 м

Фактическая скорость входа воды в отверстия определяется по формуле:

1,5м/с ? V_отв = = = 6,4 м/c

Полная высота осветлителя находится по формуле:

H=Н_осв+Н_з.в.о+Н_доп

Н_осв = ,

где b_кор - ширина коридора осветлителя;

b_ж - ширина одного желоба;

б - угол, образуемый прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам кромок водосборных желобов, принимается не более 30^о.

Н_осв = = 5,24 м

Высота пирамидальной части осветлителя определяется по формуле:

h_пир = ,

где а - ширина коридора по низу, принимаемая обычно, равная 0,4 м;

б1 - угол наклона стенок коридора (в пределах 60^о..70^о).



h_пир = = 1,57 м

Высота защитной зоны над слоем взвешенного осадка принимается в пределах 1,5..2 м.

Высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные определяется по формуле:

1,5 ? h_верт = Н_осв-h_защ-h_пир = 5,24-2-1,57=1,67 м

Высота зоны взвешанного осадка должна быть в пределах 2..2,5 м и определяется по формуле:

h_з.в.о = h_верт + =1,67 += 2,455 м

Определение продолжительности пребывания осадка в осадкоуплотнителе

Объем осадкоуплотнителя определяется по формуле:

W =l_кор(b_о.у.•h_верт +2•

W =16,44•(2,48•1,73+2• = 102,42 м³

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель, составит

Q_ос = С_в•Q_расч,

где Q_расч - производительность одного осветлителя.

Q_ос = 317,5•396=125730 г/час

Среднюю концентрацию осадка д_ср принимаем 32000мг/л.

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе определяется по формуле:

Т = = = 26,06 ч

Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуплотнителя размещаются по продольной оси дна в том месте, где сходятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.

Диаметр труб рассчитывается из условия отведения накопившегося осадка в течение не более 15..20 мин при скорости движения осадка в трубе V_о не менее 1 м/с и скорости в отверстиях не более 3 м/с и должен быть не менее 150 мм.

Расход осадка на каждую трубу определяется по формуле:

Q_ос = ,

где t=15..20 мин.

Q_ос = = 170,7 м³/ч

Принимаем пластмассовую трубу диаметром трубы 250 мм(V=1,43 м/с).

Площадь всех отверстий:

?f_о = = 0,0158 м²

Диаметр отверстий принимается равным не менее 20 мм, тогда количество отверстий равно:

n_o = = ? 50 отверстий

Шаг отверстий определяется по формуле:

0,5 > l_o = = = 0,32 м

Потери напора в отверстиях распределительных труб определяются по формуле:

h₁=о,

где о - коэффициент сопротивления, определяемые по следующей формуле:

о = + 1 = + 1 = 5,48

где Кn - коэффициент перфорации - отношение суммарной площади отверстий или щелей к площади поперечного сечения прямолинейной трубы или коллектора или к площади живого сечения в конце сборного желоба, 0,15<Кn<0,2.

h₁=5,48 = 0,27 м

Потери напора по длине h2 в трубах, подводящих воду в осветлитель, равны 0,2 м.

Потери напора во взвешенном слое, исходя из потерь 1..2 см на 1 м взвешенного слоя осадка определяются по формуле:



h₃=1..2•h_з.в.о.= 0,024 м

Потери напора в отверстиях водосборных лотков определяется по формуле:

h₄=о =0,27 м

Суммарные потери напоры в осветлителе равны:

?h=h₁+h₂+h₃+h₄=0,78м

5.3 Расчет скорых фильтров

Вода после выхода из осветлителя должна содержать не более 8..12 мг/л взвешенных веществ. Для дальнейшей очистки вода поступает на различные фильтровальные установки.

После фильтрования мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не должна превышать 1,5 мг/л. Помимо взвешенных веществ фильтры должны задерживать большую часть микроорганизмов, понижать цветность воды до допускаемой нормы в 20^о.

В практике водоподготовки, как правило, применяются скорые безнапорные фильтры с одно- или двухслойной фильтрующей загрузкой.



Загрузка фильтров принимается по данным [1, табл. 21], поддерживающие слои - [1, табл. 22]. Для данной работы подбираем в качестве материала загрузки кварцевый песок с эквивалентным диаметром зерен 0,8-1 мм, примем высоту его загрузки 1,4 м.

В качестве поддерживающих слоев используется гравий с крупностью зерен 2-5 мм. Верхняя граница слоя должна быть на уровне верха трубы, но не менее чем на 100 мм выше отверстий.

Суммарная площадь скорых фильтров определяется по формуле

,

где ф₁ - продолжительность промывки, равная 0,1 часа;

щ - определяется по [1, табл. 23] равна 15 л/с•м²;

Q_сут - расчётная производительность станции, м³/сут;

T_ст - продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч;

V_н - расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме м/ч, принимается по [1, табл.21] равная 7 м/ч;

n_пр - число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме эксплуатации, равное 2;

q_пр - удельный расход воды на одну промывку, одного фильтра, м³/ч;

ф_пр - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой и воздухом - 0,5 ч [1];

3,6 • 15 • 0,1 = 5,4 м³/ч

= 63,3 м³

Количество фильтров на станциях производительностью более 1600 м³/сут должно быть менее четырех, для станций производительностью более 8…10 тыс. м³/сут количество фильтров определяется по формуле:

Принимается количество скорых фильтров равное 4.

При этом должно обеспечиваться соотношение:

где N₁ - количество фильтров, находящихся в ремонте, определяется по [1] равное 1;

V_ф - скорость фильтрования при форсированном режиме должно быть не более указанной в [1, табл. 21], V_ф должно находиться в интервале от 7 до 9,5 м/ч.

Площадь одного фильтра рассчитывается по формуле:

Расчёт распределительной системы фильтра

Распределительная система служит для равномерного распределения промывной воды по площади фильтра и для сбора профильтрованной воды.

Количество промывной воды, необходимое для одного фильтра:

/c

Диаметр коллектора D_кол распределительной системы определяется по рекомендуемым скорости входа промывной воды V_кол = 0,8…1,2 м/с [1].

По [2] подобрана пластмассовая труба D_кол = 560 мм (при этом V_кол = 1,3 м/с).

Площадь фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстоянии между осями ответвления m (рекомендуется принимать m = 0,25…0,35 м [1], принимается m=0,3 м) и наружном диаметре коллектора D_кол, составит:

где L_ф - длина фильтра.

L_ф - принимается равная 4 м, следовательно, ширина фильтра В_ф =3,9 м.



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

Диаметр труб ответвлений d_отв, принимается по [2] таким, чтобы скорость движения воды в них не превышала рекомендуемую скорость 1,6…2 м/с [1]. По [2] d_отв=90 мм (при этом V_отв=1,8 м/с).

Общее количество ответвлений на каждом фильтре при расстоянии между осями ответвлений l_о=250..300мм составит h_о= 12

Так как присутствуют поддерживающие слои на ответвлениях трубчатого дренажа, предусматриваем отверстия диаметром 10 мм. Общую площадь отверстий принимаем равной 0,3% от рабочей площади фильтра [1], то есть 0,047мІ.

При длине каждого ответвления l_отв=L_ф-D_кол шаг оси отверстий на ответвлении должен оставлять 150..200 мм.

l_отв=4-0,560=3,44 м

Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали. Расстояние между осями отверстий принимаем 150 мм. Получаем 44 отверстия.

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

Расчёт устройств для сбора и отвода воды при промывке

Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоб полукруглого или пятиугольного сечения, размещаемый над поверхностью фильтрующей загрузки.

Расстояние между осями желобов должно быть не более 2,2 м [1].

Ширина желоба B_жел определяется по формуле

где q_жел - расход воды по желобу, м³/с;

б_жел - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается 1,5;

К_жел - коэффициент, принимаемый для полукруглых желобов - 2.

где n_жел - количество желобов, определяется в зависимости от длины фильтра и расстояния между соседними желобами, которое рекомендуется принимать не более 2,2 м.

Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны. Лотки должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

Высота прямоугольной части желоба:

Полезная высота желоба:

Конструктивная высота желоба (с учётом толщины стенки)

Скорость движения воды в желобах принимается 1,5…2 м/с [1].

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желоба Н_ж определяется по формуле:

+ 0,3

где Н₃ - высота фильтрующего слоя, равная 1,4 м;

а₃ - относительное расширение фильтрующей загрузки, принимаемое по [1], равным 30%.

Если конструктивная высота желоба h_к>Н_ж, то в этом случае Н_ж увеличивается на столько, чтобы расстояние от низа желоба до верха загрузки было 0,005…0,06 м. Получаем Н_ж 0,79 м.

Расчёт сборного канала

Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, оттуда отводится в сток.

При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее:

где q_кан - расход воды в канале, м³/с;

B_кан - минимально допустимая ширина канала, принимаемая равной 0,7 м.

Скорость движения воды в конце сборного канала при площади поперечного сечения:

²

составит:

0,2374/ 0,15= 1,58

что не должно быть менее 0,8 м/с.

Определение потерь напора при промывке фильтра

Потери напора слагаются из следующих величин:

· Потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра:

где V_кол - скорость движения воды в коллекторе;

V_р.т - скорость движения в распределительных трубах;

б - отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора;

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

где б=0,76;

b=0,017 - параметры для песка с крупностью зерен 0,5…1 мм;

щ - интенсивность промывки, равная 15 л/(с•м²);

H_ф - высота фильтрующей загрузки, равная 1,4 м;

· Потери напора в гравийных поддерживающих слоях высотой H_п.с по формуле профессора В.Т.Турчиновича:

· Потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы, определяются по формуле

=0,1 м

Суммарные потери напора при промывке фильтра равны:

0,94+1,42+0,18+0,1= 2,64м

Подбор насосов для промывки фильтров

Расход воды, который должны подавать насосы, равен расходу промывной воды.

Напор, который должен развивать насос при промывке фильтра, определяется по формуле:

где h_г - геометрическая высота подъёма воды от дна резервуара чистой воды до верхней кромки желобов над фильтром, определяется по формуле:

где Н_ж - высота кромки желоба над поверхностью фильтра;

Н_ф - высота загрузки фильтра (фильтрующий слой + поддерживающий слой);

Н_в - глубина воды в резервуаре чистой воды (по схеме);

?h - суммарные потери напора;

h_н.з - запас напора (на первоначальное загрязнение фильтра и т.п.), равный 1,5 м.

Для подачи воды из РЧВ на промывку фильтра подобран насос марки 1Д1600-90, производительностью до 1000 м³/ч, обеспечивающий напор до 40 метров.

5.4 Расчёт хлораторной установки

Обеззараживание воды направлено на улучшение воды в бактериологическом плане.

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

Для данных очистных сооружений выбираем метод обеззараживания с помощью введения хлорсодержащих реагентов, которое необходимо предусматривать в трубопроводы перед резервуарами чистой воды. Плюсами обеззараживания воды с помощью хлорсодержащих реагентов является доступность и дешевизна реагента, а так же хлорирование воды обладает пролонгирующим действием.

Хлорирование воды осуществляется оптимальной предварительной дозой Д₁ = 4 мг/л при поступлении воды на водоочистную станцию и дозой Д₂ = 1,5 мг/л для обеззараживания после фильтрования.

Расчетный часовой расход хлора составит:



Часовой расход хлора при поступлении воды на очистную станцию:

Часовой расход хлорирования после фильтрации:

Суммарный расход хлора:

Потребление хлора (из расчёта 30-суточного запаса) определяется по формуле:

В качестве установки для обеззараживания принят - хлоратор АХВ-1000/Р12-СМ-3-1Р-ВР производительностью 3,0 кг/ч.

5.5 Расчёт резервуаров чистой воды

Объем резервуаров чистой воды определяется из расчёта на часы наибольшего водопотребления. Так же объём РЧВ может определяться из из опыта эксплуатации как 20-30% суточной производительности очистных сооружений природных вод.

В данном проекте объём РЧВ принимается равным:

Резервуаров чистой воды на очистных сооружениях принимается не менее двух, поэтому объём каждого резервуара будет равен:

В данном проекте принимаются типовые прямоугольные резервуары объёмом по 1800 м³ с устройством спецвентиляции и габаритами: длина - 30 м, ширина - 12 м, высота 4,8 м, уровень воды от дна резервуара - 4,5 м.



6. Гидравлический расчёт трубопровода

Гидравлический расчёт очистных сооружений водоснабжения ведётся по определенным высотам уровня воды в каждом из очистных сооружений и высотной схеме местности, на которой расположены ОС.

Расчёт заключается в определении диаметров, скорости течения воды в них и потерь напора на отдельных участках трубопровода. Напорные сети рассчитываются по [2], безнапорные по [6], размеры запорной арматуры для чертежей определяются по [7]. Гидравлический расчёт представлен в виде таблицы.

Название трубопроводов	Расход воды, л/с	Диаметр, мм	Расчетная скорость, м/с	Рекомендуемая скорость, м/с
Напорные трубопроводы
1. От насосной станции 1-го подъема до осветлителей	110	400	1,11	1,0-1,2
2. Подача коагулянта от расходных баков в смеситель	0,04	10	1,41	1-1,5
3. Подача флокулянта от расходных баков в смеситель	0,04	10	1,41	1-1,5
4. Трубопровод подачи промывной воды к скорым фильтрам из РЧВ	237,4	560	2,48	2-2,5
Безнапорные трубопроводы
1. Осветлители - скорые фильтры	110	400	1,11	0,8-1,2
2. Скорые фильтры - РЧВ	110	400	1,11	1,0-1,5
3. Трубопровод промывной воды от скорых фильтров до резервуара для промывных вод	237,4	450	1,88	?0,8
4. Трубопровод отвода осадка от осветлителя	47,4	250	1,43	?1



Заключение

В данном курсовом проекте представлены расчеты и графическая часть. Рассчитан проект систем очистный сооружений водоснабжения. Получены знания определения расчётных параметров, произведён подбор и расчёт сооружений очистки с учётом особенностей показателей исходной природной воды.



Библиографический список

1. СНиП 2.04.02 - 84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. М.: ЦИТП Госстроя СССР 2000.

2. Шевелев Ф.А., Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. М.: Строиздат, 1995.

3. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле академика Н.Н.Павловского. издание 4-е, дополненное. М.: Стройиздат, 1974. 160с, табл. 50, рис. 3.

4. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации\ Под редакцией Перешивкина А.К. 4-е издание, переработанное и дополненное/ М.: Стройиздат, 1988.

5. СП 31.13330 - 2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

Размещено на Allbest.ru

...