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»

Выполнил студент:

ИИЭСМ (ВиВ) курс ___ группа ___, _____ отделение

Руководитель проекта

К защите:

Проект защищен с оценкой

Председатель комиссии

Члены комиссии:

Москва 2016

Содержание

1. Исходные данные

2. Выбор технологической схемы

3. Определение расчетной производительности стации

4. Расчет дозы коагулята

5. Расчет сооружений для мокрого хранения приготовления коагулята

6. Выбор дозы флокулянта

7. Расчет дозы извести для подщелачивния

8. Приготовление известкового молока

9. Расчет баков для хранения известкового теста

10. Расчет дозы и расхода хлора для первичного хлорирования

11. Расчет дозы и расхода хлора для вторичного хлорирования

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

13. Вспомогательное оборудование хлораторных

14. Определение точек ввода реагентов и разрыв во времени между ними

15. Удаление из исходной воды планктона с помощью микрофильтров

16. Расчет вихревого смесителя

17. Расчет коридорного осветлителя со слоем взвешенного осадка

18. Расчет скорых безнапорных фильтров с двухслойной загрузкой

19. Фторирование воды

20. Расчет резервуаров чистой воды

21. Песковое хозяйство

22. Расчет башни для промывки скорых фильтров

23. Расчет сгустителей

24. Расчет сооружений по обороту промывной воды

25. Зоны санитарной охраны

26. Мероприятия по охране окружающей среды

Список используемой литературы

1. Исходные данные

Источник водоснабжения (поверхностный)......р. Томь;

Географическое положение........г. Белогорск;

Полезная производительность, м³/сут.......11320;

Выписка из данных анализа поверхностного источника воды:

Мутность, мг/л.........210;

Цветность, град.........61;

Содержание планктона, шт/мл.......1021;

Щелочность исходной воды, мг-экв/л......0,6;

2. Выбор технологической схемы

Метод обработки воды, состав и расчетные параметры водопроводных очистных сооружений и расчетные дозы реагентов устанавливаем в зависимости от качества воды водоисточника, назначения ВОС и ее производительности, на основании опыта эксплуатации сооружений , работающих в аналогичных условиях.

При выборе сооружений мы руководствуемся указаниями пп. 6.2 и 6.3 СНиП 2.04.02.-84 а также данными табл.15 (1).

Источник водоснабжения река имеющая:

Мутность - М = 210 мг/л;

Цветность - Ц = 61 град;

Производительность водопроводной станции - 11320 м³/сут.

По СНиП 2.04.02.-84 (табл. 15) принимаем основные сооружения ВОС в составе: осветлители со слоем взвешенного осадка - скорые фильтры.

3. Определение расчетной производительности станции

Расчетная производительность водопроводных очистных сооружений рассчитывают на равномерную работу в течение суток:

Q_{расч.сут} = Q_сут + Q_соб,

где Q_сут - заданная производительность станции;

Q_соб - расход на собственные нужды станции, принимаем 3% от Q_сут.

Q_{расч.сут} = 11320 + 0,03 11320 = 11660 м³/сут.

Часовая производительность станции:

м³/ч.

4. Расчет дозы коагулянта

В качестве коагулянта используем сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃.

Источник водоснабжения - река, имеющая:

Ш Мутность - М = 210 мг/л;

Ш Цветность - Ц = 61 град.

Определяем дозу коагулянта по мутности и по цветности по СНиП 2.04.02.-84 (табл. 16 и формула 6).

мг/л.

мг/л.

Принимаем дозу коагулянта 35 мг/л.

5. Расчет сооружений для мокрого хранения и приготавления коагулянта

Выбор емкостей и оборудования определяется условиями работы при максимальных дозах реагента. Расчет растворных баков ведется на хранение 30-ти суточного запаса СНиП 2.04.02-84 (п. 6.202).

Месячный расход товарного Al₂(SO₄)₃ равен:

где Q - суточная производительность водопроводной очистной станции; коагулят хлораторный санитарный

Д_к - доза коагулянта;

n - количество суток;

р - содержание безводного вещества в коагулянте.

т.

Емкость баков растворителей:

где G₀ - объемный вес коагулянта при загрузке, G₀ - 1,1 т/м³.

м³.

Согласно СНиП 2.04.02.-84 (п 6.205) количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 3 бака растворителя с размерами 22 м и полезной высотой 3,0 м. Полезный объем составит 36 м³.

Из баков-растворителей раствор коагулянта насосами перекачивается в расходный бак раствора коагулянта, теми же насосами обеспечивается непрерывная циркуляция раствора коагулянта в баках растворителях. К установке принимаем 2 циркуляционных подающих насоса марки 4Х-12Л-1 с подачей 61 - 116 м³/ч и напором 31 - 27 м (“Справочник монтажника” табл. 5.27).

В расходных баках раствор доводится до 8 процентной концентрации. Расходные баки рассчитываются на 10 часовое хранение раствора коагулянта. Часовой расход 8-ми процентного раствора коагулянта определятся по формуле:

где n - количество дней, 30;

b - концентрация раствора реагента, 8%;

j - удельный вес раствора реагента, 1,08 г/см³.

м³/ч.

Требуемый объем расходных баков составит:

Р₀ = q 10= 5,9 м³.

По конструктивным соображениям принимаем 2 расходных бака с размерами в плане 1,51,5 м и полезной высотой 1,5 м. Полезный объем 2-х баков 6,75 м³.

К установке принимаем 2 циркуляционных подающих насоса марки 3Х-9Л-1 с подачей 29 - 60 м³/ч и напором 35 - 26 м (“Справочник монтажника” табл. 5.27).

Дозирование осуществляется 2 (1 рабочий, 1 резервный) насосами дозаторами марки НД-1000/1 (“Справочник монтажника” табл. 18.6).

6. Выбор дозы флокулянта

Доза полиакриламида рассчитывается в соответствии со СНиП 2.04.02.-84 (п. 6.17 табл. 17):

Д_ф = 0,3 мг/л, т. к. мутность - 210 мг/л, а цветность - 61 град.

Расчет растворного узла для полиакриламида

Для растворения ПАА используются мешалки УРП-2м за один цикл она растворяет 150 кг геля ПАА за 25 - 40 мин; полный цикл приготовления 2 часа; рабочая емкость бака 1,2 м³ при обшей емкости 2,0 м³, бак имеет квадратную форму; скорость вращения вала 960 об/мин, размеры лопастей 60100 мм, монтируемых под углом 10 градусов к вертикальной оси.

Одна мешалка УРП-2м может обеспечить рабочим раствором ПАА станцию на время:

где q_м - производительность мешалки 6 кг/ч (“Справочник проектировщика” пункт 18.7);

Д_ф - доза флокулянта СНиП 2.04.02.-84 (п. 6.17 табл. 17), 0,3 мг/л;

Q - производительность станции, 11660 м³.

сут.

На очистной станции устанавливаем 1 мешалку УРП-2м СНиП 2.04.02.-84 (п. 6.31).

Для перекачки 1%-го раствора ПАА в расходные баки и его непрерывной циркуляции в баке мешалки в установке УРП-2м принят насос марки 2К-30/20 с подачей 10 - 30 м³/ч напором 35 - 24 м (“Справочник монтажника ”с. 274 табл. 5.25).

Принимаем 2 расходных бака 1%-го раствора ПАА с размерами в плане (в осях) 2,12 м и полезной высотой 3,0 м. Полезный объем 2 баков составляет 25,2 м³.

Для циркуляционного раствора ПАА применяем циркуляционный насос, который подбирается из расчета 2-х кратного пропуска объема баков:

q_ц.н. = V 2 = 25,2 2 = 50,4 м³,

где V - рабочая (полезная) емкость баков.

По полученному объему подобран насос 3Х-9Л-1.

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

где Q_ч - часовая производительность станции, 486 м³/ч;

b - концентрация раствора реагента в процентах, 1%;

j-удельный вес раствора реагента, 1 г/см³.

л/ч.

К установке принимаем 2 насоса дозатора марки НД-0.5Р 100/10 (1 рабочий 1 резервный) с подачей 100 л/ч, давлением нагнетания 1 мПа (“Справочник проектировщика” табл. 18.7).

ПАА следует вводить в воду после коагулята. Время разрыва между дозированием этих реагентов должно составлять до 2 - 3 мин в зависимости от качества обработанной воды (СНиП 2.04.02.-84 п. 6.17).

7. Расчет дозы извести для подщелачивания

При недостаточной щелочности воду искусственно подщелачивают гашеной известью Ca(OH)₂. Доза извести для подщелачивания воды рассчитывается согласно СНиП 2.04.02.-84 п. 6.19.

где Д_и1 - количество извести добавляемой для подщелачивания воды;

К_щ - коэффициент, равный для извести 28;

Д_к - максимальная, в период подщелачивания доза безводного коагулянта, 35 мг/л;

е_к - эквивалентная масса безводного коагулянта для Al₂(SO₄)₃ 57 мг-экв/л;

Щ₀ - минимальная щелочность воды, 0,6 мг-экв/л.

мг/л.

8. Приготовление известкового молока

Поставка извести на станцию ведется в контейнерах в виде известкового теста. Далее известковое тесто поступает в бак, где его концентрация снижается до 5%. Этот процесс должен сопровождаться непрерывным перемешиванием для поддержания частиц во взвешенном состоянии.

Емкость бака для приготовления известкового молока рассчитывается по формуле:

где Q_час - часовая производительность станции, 486 м³/ч;

n - время, на которое заготавливают известковое молоко, 12 часов;

Д_и - доза извести, необходимая для обработки воды 23,5 мг/л;

b_и - концентрация известкового молока 5%;

j_и - объемный вес известкового молока 1 т/м³.

м³.

Количество баков для известкового молока надлежит принимать не менее 2-х (СНиП 2.04.02.-84 п. 6.35).

Принимаем 1 механический тихоходный перемешиватель типа ПМТ-16 с размерами:

o рабочий объем (90% полного) равен 5,6 м³;

o диаметр резервуара 2000 мм;

o высота 2000 мм;

o частота вращения мешалки 31,5 об/мин (“Справочник монтажника” табл. 3.8).

Для дополнительного перемешивания предусматривается циркуляционный насос:

q_ц.н = 3·W_м = 9,9 м³/ч.

К установке принимаем циркуляционный насос марки 3Х-9Л-1 (“Справочник монтажника” табл. 3.13).

Принимаем 1 напорный гидроциклон типа ГЦК, СНиП 2.04.02.-84 п. 6.36, (“Справочник монтажника” табл. 3.13).

Для дозирования известкового молока принимаем насосы дозаторы, с производительностью:

л/ч.

Принимаем 2 насоса дозатора марки НД-1600/10 (1 рабочий, 1резервный) (“Справочник проектировщика” табл. 18.7).

9. Расчет баков для хранения известкового теста

На складе предусматривается хранение 30-ти суточного запаса известкового теста (СНиП 2.04.02.-84 п. 6.202). На склад известковое тесто поставляется в контейнерах.

Объем извести на складе определим по формуле:

где Q - производительность станции, 11660 м³/сут;

n - 30 дней;

Д_и - доза извести, необходимая для обработки воды, 23,5 мг/л;

b_т - концентрация известкового теста 35 - 40;

j_т - удельный вес известкового теста 1 т/м³.

м³.

По конструктивным соображениям принимаем 2 бака известкового теста с размерами в плане 2,02,0 м и полезной высотой 3,1 м. Полезный Объем 2-х баков 24,8 м³.

Из мешалки известковое тесто перекачивается насосами в мешалки известкового молока (через гидроциклотрон) с помощью циркуляционного насоса. Принимаем 1 напорный гидроциклотрон типа ГЦК (“Справочник монтажника” табл. 3.13).

10. Расчет дозы и расхода хлора для первичного хлорирования

Для удаления органических веществ из воды снижения интенсивности вкусов и запахов в качестве окислителей можно применить хлор. Дозу хлора принимаем на основании технологического моделирования. Проведенный ранее технологический анализ “Хлорируемость исходной воды” дал значение дозы хлора Д_хл1 = 13 мг/л.

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

где Q - производительность станции, 11660 м³/сут;

кг/ч.

11. Расчет дозы и расхода хлора для вторичного хлорирования

Дозу активного хлора для вторичного хлорирования следует устанавливать на основании данных технологических изысканий. При их отсутствии для предварительных расчетов следует принимать для поверхностных вод после фильтрования Д_хл2 = 2 - 3 мг/л (СНиП 2.04.02.-84 п. 6.146).

где Q - производительность станции, 11660 м³/сут.

кг/ч.

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

В аппаратной установке хлораторы вакуумные системы профессора Кульского ЛК-12 производительностью 1,8 - 25,4 кг/ч (для первичного хлорирования 1 рабочая и 1 резервная; для вторичного хлорирования 1 рабочая и 1 резервная) (“Справочник монтажника” табл. 4.2).

Количество расходных баллонов с хлором определяется по формуле:

где Q_хл - общий расход хлора для первичного и вторичного хлорирования;

Q_хл = Q_хл1 + Q_хл2 =13 + 3 = 16 мг/л.

S_б - 0,5 - 0,7 кг/ч - съем хлора с одного баллона без искусственного подогрева при температуре воздуха и помещений +18 C⁰.

шт.

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

Съем хлора с одной бочки составит:

q_б = F_б S_боч,

где F_б - боковая поверхность бочки;

S_боч - съем хлора с одного м² боковой поверхности бочки.

q_б = 3,65 3 = 10,95 кг/ч.

Для обеспечения подачи хлора при первичном и вторичном хлорировании в количестве 13 кг/ч необходимо установить 1 бочку-испаритель.

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 увеличивать съем хлора до 5 кг/ч с одного баллона и, следовательно, сокращается количество единовременно действующих баллонов:

шт.

Всего за сутки потребуется баллонов с жидким хлором:

шт.

В помещении хлораторной должны находиться резервные баллоны в количестве не менее 50% от суточной потребности. Следовательно, необходимо установка 4-х баллонов для первичного и вторичного хлорирования.

При суточном расходе хлора более 3-х баллонов при хлораторной необходимо предусматривать хранение трехсуточного запаса хлора:

К = N_б.сут 3 = 7 3 = 21 шт.

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

шт.

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

13. Вспомогательное оборудование хлораторных

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

1) Тележка для перевозки хлорных баллонов (“Справочник монтажника” рис. VI.6);

2) Футляр для поврежденных баллонов (“Справочник монтажника” рис. VI.7);

3) Весы циферблатные (“Справочник монтажника” рис. VI.1 табл. VI.1).

14. Определение точек ввода реагентов и разрыв во времени между ними

1) Известь для подщелачивания вводится одновременно с коагулянтом перед смесителем;

2) Флокулянт вводится после коагулянта с разрывом во времени 2 мин (СНиП 2.04.02.-84 п 6.17 ).

3) Хлор для обеззараживания воды вводится в трубопровод перед РЧВ

4) Известь для стабилизации вводится одновременно с хлором в трубопровод перед РЧВ.

15. Удаление из исходной воды планктона с помощью микрофильтров

Особым приемом задержания взвешенных и плавающих частиц, главным образом фито- и зоопланктона водохранилищ, является микрофильтрация. Микрофильтры представляют собой барабаны, на которые натянуты микросетки из никеля, монель-металла, латуни, фосфористой бронзы. Размер ячеек в свету 40 мкм.

Скорость вращения барабанов микрофильтров 0,1 - 0,5 м/с. Барабаны микрофильтров погружаются в воду на 2/3 диаметра в камеру, которая служит для сбора воды, прошедшей микрофильтры.

Скорость фильтрации принимается из расчета 10 - 25 л/с на 1 м² полезной площади микросетки, погруженной в воду. Потери напора на микросетке составляют до 0,2 м; общие потери напора на установке не более 0,5 м. Расход воды на промывку микрофильтров составляет до 2% количества профильтрованной воды. Вода для промывки сеток подается под напором 0,15 - 0,2 МПа (1,5 - 2 кгс/см²). Трубопровод промывной воды рассчитывают на пропуск 5% воды от общего расхода.

Микрофильтры задерживают от 45 до 75% диатомовых и от 60 до 95% сине-зеленых водорослей. Зоопланктон выделяется из воды полностью. По данным отечественной и зарубежной практики, микрофильтрами задерживается до 25 - 35% взвешенных веществ. Микрофильтры целесообразно применять при содержании фитопланктона более чем 1000 клеток в 1 см³ воды источника водоснабжения.

Принимаем 2 микрофильтра с параметрами:

Типоразмер (диаметр, м и количество секций) - 1,54;

Условные размеры барабана МФ (диаметр и длина, м) - 1,53,7;

Ориентировочная производительность - 13500 м³/сут.

В проекте необходимо предусматривать установку 1 резервного МФ.

16. Расчет вихревого смесителя

В соответствии с заданием расходы воды составляют Q_рас = 486 м³/ч; секундный Q_рас = 0,135 м³/с = 135 л/с. Принимаем 1 смеситель. В соответствии с “СНиП 2.04.02.-84 п 6.45 “ скорость входа воды в смеситель должна составлять 1,2 - 1,5 м/с. По таблицам Шевелева для обоих значений производительности подбираем диаметр подводящего стального трубопровода D_y=350 мм при этом скорость движения воды составит для соответствующих значений расходов 1,31 л/с.

Объем смесителя определяем по формуле:

где T_p1 - разрыв во времени между вводом коагулянта и флокулянта при обработки максимального расхода воды, мин.

В соответствии со “СНиП 2.04.02.-84 п. 6.17 “разрыв во времени между вводом коагулянта и флокулянта должен составлять 2-3 мин.

Принимаем разрыв во времени 2,5 мин, объем смесителя в этом случае составит:

м³.

Фактическая продолжительность пребывания воды в смесители при минимальном расходе воды составит:

ч = 2,5 мин,

что удовлетворяет требованиям “СНиП 2.04.02.-84 п. 6.17 “.

Площадь смесителя в плане равна:

где V_восх - скорость восходящего движения воды под водосборными устройствами, мм/с; принимаем в соответствии с “СНиП 2.04.02.-84 п. 6.17” в пределах 30 - 40мм/с;

Принимаем скорость восходящего движения воды 30 мм/с.

Определяем площадь смесителя:

м².

Принимаем круглый в плане смеситель диаметром D_с = 2 м, фактическая площадь смесителя в плане равна:

м².

Фактическая скорость восходящего движения под водосборным устройством:

мм/с,

что удовлетворяет требованиям п.6.45 СНиП 2.04.02.-84.

Высота конической части смесителя рассчитывается по формуле:

где D_д - диаметр днища смесителя принимается равным наружному диаметру подводящего трубопровода, D_c = D_д = 350 мм = 0,35 м.

a-------угол конусности нижней части смесителя, принимается равным 40 град в соответствии с--п.6.45 СНиП 2.04.02.-84

м.

Объем конической нижней части смесителя определяется по формуле:

где F_д - площадь днища смесителя, м²;

м².

Объем конической части равен:

м³.

Объем цилиндрической (верхней) части смесителя равен:

W_ц = W_с - W_кoн = 5,6 - 2,4 = 3,2 м³.

Высота цилиндрической части смесителя по уровню воды равна:

м.

Превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды в смесителе принимаем равным H_стр = 0,35 м.

Строительная высота смесителя равна:

H_с = H_кoн + H_ц + H_стр = 2 + 1,02 + 0,35 = 3,37 м.

Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Скорость движения воды в лотке V_л = 0,6 м/с.

Вода, протекающая по лоткам в направлении бокового кармана, разделяется на два параллельных потока. Поэтому расчетный расход каждого потока будет:

Q_л = Q_час : 2 = 486 : 2 = 243 м³/ч.

Площадь живого сечения сборного лотка:

м².

При ширине лотка b_л = 0,27 м расчетная высота слоя воды в лотке h_л = щ_л/b_л = 0,11/0,27 = 0,41 м. Уклон лотка принят i = 0,02.

Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборного лотка:

м²,

где V_о - скорость движения воды через отверстия лотка, равная 1 м/с.

Отверстия приняты диаметром d_о = 100 мм, т. е. площадью f_о = 0,00785 м².

Общее потребное количество отверстий:

шт.

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

Внутренний периметр лотка:

р_л = 4 [2 - 2 (0,27 + 0,06)] = 5,36 м, или 5360 мм.

Шаг отверстий е_о = р_л/n_о = 5360/17 = 315 мм. Расстояние между отверстиями е_о - d_о = 315 - 100 = 215 мм.

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

Расход воды, протекающей по отводящей трубе, q_сек = 135 л/с. Скорость в этом трубопроводе должна быть 0,8 - 1 м/с, а время пребывания - не более 2 мин. Принят стальной трубопровод наружным диаметром 450 мм (ГОСТ 10704-63) при скорости движения в нем воды 0,80 м/с.

17. Расчет коридорного осветлителя со слоем взвешенного осадка

Заданный расчетный расход Q_сут = 11660 м³/сут; мутность исходной воды М = 210 г/м3; цветность воды Ц = 61 град.

Доза коагулянта по безводному продукту Д_к = 35 г/м3 . Доза извести Д_и = 28,4 г/м3.

Максимальная концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель, определяется по формулам:

С = М + К Д_к + 0,25 Ц + И,

где М - количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м3;

К - переводной коэффициент, равный для неочищенного сернокислого алюминия 1;

Д_к - доза коагулянта в пересчете на безводный продукт, г/м3;

Ц - цветность воды, град;

И - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью для подщелачивания воды, г/м3:

И = (1 - 0,4) Д_и,

где Д_и - доза извести, г/м3;

0,4 - содержание CaO в извести (в долях по весу).

С = 210 + 1 35 + 0,25 61 + (1 - 0,4) 28,4 = 277 г/м3.

В рассматриваемом случае, когда С = 277 г/м3, принимаем Т = 3 ч. Таким образом, средняя концентрация осадка будет д_ср = 19000 г/м³.

Следовательно, по формуле:

где С - максимальная концентрация взвешенных веществ, г/м3;

m - количество взвеси в воде, выходящей после обработки в осветлителе, равное 8 - 12 г/м3;

д_ср - средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе;

К_р - коэффициент разбавления осадка при его удалении, равный 1,2 - 1,5.

Потеря воды при продувке (т. е. при сбросе осадка) будет:

м³/ч.

Площадь осветлителей

Для рассматриваемого случая максимальное содержание взвеси, поступающей в осветлитель, составляет 277 мг/л; следовательно принимаем V_з.о. = 1 мм/с, а коэффициент распределения К = 0,7. Определяем площадь осветлителя по формуле:

где F_з.о - площадь зоны осветления, м²;

F_з.от - площадь зоны отделения осадка, м²;

Q_расч - расчетный расход воды, м³/ч;

V_з.о - скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с;

К - коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем;

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

м².

Площадь одного осветлителя в плане не должна превышать 100 - 150 м², принимаем четыре осветлителя. Площадь каждого из двух коридоров осветлителя будет: f_кор = 95 : 4 : 2 ? 11,9 м², а площадь осадкоуплотнителя f_о.у = 45 : 4 = 11,3 м².

Ширину коридора принимаем в соответствии с размерами балок b_кор = 2,6 м; тогда длина коридора l_кор = 11,9 : 2,6 = 4,1 м.

Ширина осадкоуплотнителя выше окон для приема осадка b_о.у = 11,3 : 4,1 ? 2,7 м.

Водораспределительный дырчатый коллектор, размещенный в нижней части коридоров осветлителя, рассчитывают на наибольший расход воды. Тогда q_кол = 486 : 4 : 2 = 61 м³/ч ? 17 л/с.

Скорость входа воды в дырчатый коллектор должна быть в пределах 0,5 - 0,6 м/с; диаметр коллектора принят d_кол = 200 мм при скорости V_кол = 0,53 м/с.

Скорость выхода воды из отверстий должна быть V_о = 1,5 ч 2 м/ с; принимаем V_о = 1,6 м/с.

Тогда площадь отверстий распределительного коллектора составит:

f_о = q_кол : V_о = 0,017 : 1,6 ? 0,011 м², или 110 см².

Принимаем диаметр отверстий 20 мм, тогда площадь одного отверстия составит 3,14 см², а количество отверстий в каждом коллекторе будет

n_о = 110 : 3,14 ? 35 шт.

Отверстия размещают в два ряда по обеим сторонам коллектора в шахматном порядке; они направлены вниз под углом 45^о к горизонту. Отношение суммы площадей всех отверстий в распределительном коллекторе к площади его поперечного сечения

т. е. находится в допускаемых пределах (0,3 - 0,4).

Расстояние между осями отверстий в каждом ряду

е = 2 l : n_о = 2 4,1 : 35 ? 0,23 м, или 230 мм (согласно СНиП величина е должна быть не более 0,5 м).

Водосборные желоба с затопленными отверстиями для сбора воды

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

Расход воды на каждый желоб

м³/ч, или 0,006 м³/с

(при производительности одного осветлителя 121,5 м³/ч).

Ширина желоба прямоугольного сечения

см.

Затопленные отверстия размещаются в один ряд по внутренней стенке желоба на 7 см ниже его верхней кромки. Тогда глубина желоба в начале и конце его будет:

см;

см.

Площадь отверстий в стенке желоба равна:

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

м - коэффициент расхода, равный 0,65.

Тогда

м² = 93 см².

При диаметре каждого отверстия 20 мм и его пощади f_о = 3,14 см² количество отверстий будет: n = Уf_о : f_о = 93 : 3,14 ? 30 шт.

Шаг отверстий е = l : n = 4,1 : 30 = 0,137 ? 14 см.

Осадкоприемные окна

Площадь их определяют по общему расходу воды, который поступает вместе с избыточным осадком в осадкоуплотнитель,

Q_ок = (1 - К) Q_расч.

Следовательно, Q_ок = (1 - 0,7) 121,5 = 36 м³/ч. С каждой стороны в осадкоуплотнитель будет поступать Q = 36 : 2 = 18 м³/ч воды с избыточным осадком.

Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуплотнителя будет: f_ок = Q : V_ок = 18 : 42 ? 0,43 м² (где V_ок - скорость движения воды с осадком в окнах, равная 36 - 54 м/ч).

Принимаем высоту окон h_ок = 0,2 м. Тогда общая длина их с каждой стороны осадкоуплотнителя l_ок = 0,43 : 0,2 = 2,15 м.

Устраиваем с каждой стороны осадкоуплотнителя по горизонтали 5 окон для приема избыточного осадка размером каждое 0,20,45 м.

При длине осадкоуплотнителя 4,1 м и 5 окон шаг оси окон по горизонтали составит 4,1 : 5 = 0,82 м. Расстояние между двумя соседними окнами при ширине окна 0,45 м будет 0,82 - 0,45 = 0,37 м.

Дырчатые трубы для сбора и отвода воды

Из зоны отделения осадка в вертикальном осадкоуплотнителе размещаются так, чтобы их верхняя образующая была ниже уровня воды в осветлителе не менее 0,3 м и выше верха осадкоприемных окон не менее 1,5 м.

Расход воды через каждую сборную дырчатую трубу будет:

где Q_ос - потеря воды при продувке.

В рассматриваемом примере Q_ос = 1,97%. Таким образом,

м³/ч, или q_сб = 4,72 л/с = 0,0047 м³/с.

Скорость движения воды в устье сборной трубы должна быть не более 0,5 м/с. Принимаем d_сб = 100 мм, тогда V_сб = 0,498 м/с. Диаметр отверстий 15 - 20 мм. Площадь отверстий при скорости входа воды в них V_о = 1,5 м/с должна быть: Уf_о = q_сб : V_о = 0,0047 : 1,5 = 0,0033 м² = 33 см². При отверстиях диаметром 18 мм площадь каждого будет f_о = 2,54 см². Потребное количество отверстий n_о = 33 : 2,54 = 12,9. Принимаем 13 отверстий с шагом 4,1 : 13 = 0,31 м.

Фактическая скорость входа воды в отверстия

м/с

(скорость V принимается не менее 1,5 м/с).

Определение высоты осветлителя

Высота осветлителя, считая от центра водораспределительного коллектора до верхней кромки водосборных желобов, равна:

где b_кор - ширина коридора осветлителя;

b_ж - ширина одного желоба;

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

Если на очистной станции количество фильтров менее шести, то работа их осуществляется по режиму с постоянной скоростью фильтрования. При таком режиме работы фильтров необходимо предусматривать над нормальным уровнем воды в осветлителях дополнительную высоту для приема воды при выключении фильтров на промывку.

Дополнительная высота осветлителей должна быть

м,

где W - объем воды, накапливающейся за время промывки одного фильтра, м³;

УF - суммарная площадь сооружений, в которых происходит накопление воды, м².

Н_доп = 0,82 м.

Высота пирамидальной части осветлителя будет

где б - ширина коридора понизу, принимаемая обычно равной 0,4 м;

б₁ - центральный угол наклона стенок коридора, равный 70^о (принимается в пределах 60 - 90^о).

Таким образом

м.

Н = 4,1 + 0,82 = 4,92 м ? 5,0 м.

Высота пирамидальной части осветлителя будет:

м.

Высоту защитной зоны над слоем взвешенного осадка принимаем h_защ = 1,5 м (обычно эта величина лежит в пределах 1,5 - 2 м).

Тогда высота зоны взвешенного осадка выше перехода наклонных стенок осветлителя в вертикальные будет

h_верт = Н - h_защ - h_пир = 5,0- 1,55 - 1,5 = 1,95 м.

Следовательно, общая высота зоны взвешенного осадка будет

Верхнюю кромку осадкоприемных окон располагаем на 1,5 м ниже поверхности воды в осветлителе. Тогда нижняя кромка этих окон высотой 0,2 м будет размещаться на уровне 5,0 - 1,5 - 0,2 = 3,3 м от дна осветлителя или на уровне 3,3 - 0,2 = 3,1 м выше оси водораспределительного коллектора (здесь 0,2 м - расстояние по вертикали от дна осветлителя до оси коллектора).

Низ осадкоприемных окон должен быть на 1,5 - 1,75 м выше перехода наклонных стенок зоны взвешенного осадка в вертикальные. В рассматриваемом случае эта высота будет равной 5,0 - (1,55 + 1,5 + 0,2) = 1,75 м.

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе

Объем осадкоуплотнителя составит:

В данном примере

м³.

Количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель,

Q_ос = С Q_расч = 0,27 121,5 = 32,8 кг/ч.

Продолжительность пребывания осадка в осадкоуплотнителе

Следовательно,

ч,

т. е. более 3 ч, которые приняты при определении концентрации осадка в воде, продуваемой из осадкоуплотнителя.

Дырчатые трубы для удаления осадка из осадкоуплотнителя

Эти трубы размещаются по продольной оси дна, в месте, где сходятся наклонные стенки осадкоуплотнителя.

Диаметр труб рассчитывается из условия отведения накопившегося осадка в течение не более 15 - 20 мин (0,25 - 0,33 ч) при скорости в конце трубы не менее 1 м/с и скорости в отверстиях труб не менее 3 м/с.

При объеме осадкоуплотнителя W = 30,2 м³ и его опорожнении за 15 мин (0,25 ч) через каждую осадкосбросную трубу должен пропускать расход

м³/ч, или q_ос = 16,8 л/с = 0,017 м³/с.

При скорости движения воды в конце трубы V = 1,41 м/с, т. е. более 1 м/с, диаметр трубы должен быть 125 мм.

Площадь отверстий при скорости V_о = 3 м/с составит

Уf_о = q_ос : V_о = 0,017 : 3 = 0,0056 м² = 56 см².

Принимаем отверстия диаметром 20 мм и площадью f_о = 3,14 см² (минимально допустимый диаметр отверстий 20 мм).

Потребное количество отверстий n_о = Уf_о : f_о = 56 : 3,14 = 18 шт.

Принимаем 18 отверстий с шагом оси 4,1 : 18 = 0,23 м, т. е. менее 0,5 м (максимально допустимый).

18. Расчет скорых безнапорных фильтров с двухслойной загрузкой

Определение размеров соружения в плане

В соответствии со СНиП 2.04.02-84 п.6.98 общая площадь скорых фильтров рассчитается по формуле:

где Q - полезная производительность станции, м³/сут;

T_ст - продолжительность работы станции в течении суток, ч;

V_н - расчетная скорость при нормальном режиме, м/ч; принимаем по табл. 21 СНиП 2.04.02-84;

n_пр - число промывок в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

q_пр - удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м²;

--t_пр - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой, 0,33 ч.

В соответствии с заданием на проектирование наибольшая производительность очистных сооружений составляет 11660 м³/сут, продолжительность их работы в течение суток T_ст =24 ч.

Продолжительность работы фильтра между промывками принимается по СНиП 2.04.02-84 п.6.97 равной 12 ч, откуда число промывок каждого фильтра в сутки составит :

пр/сут.

По таблице 21 СНиП принимаем следующие параметры скорых фильтров:

o двухслойные с загрузкой кварцевым песком и дробленым керамзитом;

o диаметр зерен кварцевого песка 0,5 - 1,2 мм, эквивалентный диаметр 0,7 - 0,8 мм;

o диаметр зерен керамзита 0,8 - 1,8 мм, эквивалентный диаметр 0,9 - 1,1 мм;

o коэффициенты неоднородности загрузки: кварцевого песка 1,8 - 2,0, керамзита 1,6 - 1,8;

o высота слоя: кварцевого песка Н_пес = 0,7 м, керамзита Н_кер = 0,5 м, общая Н_сл = 1,2 м;

o скорость фильтрования при нормальном режиме V_H = 7 м/ч, при форсированном режиме V_ф = 8,5 м/ч;

o промывка загрузки - водяная;

o дренажная система - трубчатая большого сопротивления.

Параметры поддерживающих слоев гравия в случае применения дренажной системы большого сопротивления приняты по таблице 22 СНиП с учетом примечания 2:

o крупность зерен 40 - 20 мм, высота слоя h₁ на уровне верха ответвления, но не менее чем на 100 мм выше отверстий;

o крупность зерен 20 - 10 мм, высота слоя h₂ = 150 мм;

o крупность зерен 10 - 5 мм, высота слоя h₃ = 100 мм;

o крупность зерен 5 - 2 мм, высота сдоя h₄ = 100 мм;

o крупность зерен 2 - 1,2 мм, высота слоя h₅ = 100 мм.

По таблице 23 СНиП принимаем следующие параметры обратной промывки скорых фильтров:

o интенсивность промывки i_пр = 15 л/(см²);

o продолжительность промывки t_пр = 6 мин;

o относительное расширение загрузки А_з = 50%.

Для принятых параметров удельный расход воды на промывку одного фильтра составит:

Q_пр = 0,06 I_пр ф_пр = 0,06 15 6 = 5,4 м³/м².

Подставляя значения величин в формулу, получим общую площадь фильтров:

м².

В соответствии с п. 6.99 СНиП количество фильтров на станции очистки N_ф рассчитывается по формуле:

, следовательно, принимаем 5 шт.

На основании п. 6.95 СНиП при форсированном режиме работы фильтров при общем их количестве до 20 предусматривается выключение на ремонт 1 фильтра (N₁=1). По формуле 20 СНиП скорость фильтрования на рабочих фильтрах при форсированной режиме равна:

м/ч

что не превышает величину скорости фильтрования при форсированном режиме (8,5 м/ч).

Площадь фильтрования одного фильтра равна:

м².

Принимаем фильтр с боковым распределительным каналом и размерами в плане в осях 4,85,8 м; ширина канала в плане в осях 1 м, собственно фильтра - 4,84,8 м. Толщину стен фильтра принимаем равной 0,3 м, откуда размеры собственно фильтра по внутреннему обмеру составят 4,54,5м (L_фВ_ф). Фактическая площадь фильтрования одного фильтра составит:

f_ф = 4,5 4,5 = 20,25 м²,

что соответствует требованиям п. 6.99 СНиП, согласно которым площадь фильтра не должна превышать 100 - 120 м².

Фактическая скорость фильтрования воды при нормальном режиме работы фильтров составит:

м/ч,

что не превышает принятое выше значение (7 м/ч).

Фактическая скорость фильтрования воды при форсированном режиме работы фильтров составит:

м/ч

что не превышает принятое выше значение (8,5 м/ч).

Фактический расход воды на промывку фильтров в процентах от их полезной производительности равен:

Расчет дренажной системы скорых фильтров

Расход воды на промывку фильтра составляет:

Q_пр = f I_пр = 20,25 15 = 303,75 л/с = 1093,5 м³/ч.

В соответствии с п. 6.106 СНиП скорость движения воды в начале распределительного коллектора дренажной системы принимаем равной V_к = 1,0 м/с. Коллектор принимается из стальной электросварной трубы по ГОСТ 10704-76. По этой скорости и расходу Q_пр по таблицам Шевелева определяется диаметр коллектора Д_к = 600 мм, для которого фактическая скорость движения воды составляет V_к = 1,07 м/с, потери напора 1000i = 2,44 мм/м.

На основании п. 6.105 расстояние между осями ответвлений дренажной системы принимаем равным G_otb = 300 мм, откуда число ответвлений равно:

шт.

Расход воды по одному ответвлению составит:

л/с.

На основании п. 6.106 СНиП скорость промывной воды в начале ответвления принимается равной V_отв = 1,6 м/с. Ответвления принимаются из стальных электросварных труб по ГОСТ 10704-76. По этой скорости и расходу q_oтв по таблицам Шевелева принимаем ответвление диаметром d_oтв = 80 мм, для которого фактическая скорость движения воды составляет V_отв = 1,45 м/с, потери напора 1000i = 47,7 мм/м.

При размере фильтра в плане 4,54,5 м длина одного ответвления

l_отв = (4,5 - D_кол) : 2 = (4,5 - 0,63) : 2 = 1,94 м.

В нижней части ответвлений под углом 60^о к вертикали предусматриваются отверстия диаметром 10 - 14 мм. Принимаем отверстия д = 14 мм площадью каждое f_отв = 1,54 мм². Отношение площади всех отверстий на ответвлениях распределительной системы к площади фильтра принимаем 0,25 - 0,3%. Тогда

м², или 506 см².

Общее количество отверстий в распределительной системе каждого фильтра n_о = Уf_о : f_о = 506 : 1,54 ? 328 шт.

В каждом фильтре имеется по 30 ответвлений. Тогда количество отверстий на каждом ответвлении 328 : 30 ? 10 шт.

Шаг оси отверстий е_о = 1,94 : 10 ? 0,2 м = 200 мм.

Потери напора в дренажной системе фильтра рассчитываются по формуле 22 СНиП:

где V_k - скорость воды в начале коллектора, м/с;

V_otb - средняя скорость воды на входе в ответвление, м/с;

о - коэффициент гидравлического сопротивления, рассчитываемый для прямолинейной распределительной трубы или коллектора с ответвлениями с круглыми отверстиями согласно п. 6.86 СНиП по формуле:

где К_п - коэффициент перфорации - отношение суммарной площади отверстий к площади поперечного сечения коллектора дренажной системы фильтра.

Величина коэффициента перфорации К_п для коллектора с условным диаметром d_к = 600 мм равна:

Коэффициент гидравлического сопротивления равен:

.

Потери напора в дренажной системе фильтра составят:

м.

Расчет системы сбора и удаления промывной воды

Для сбора и отведения промывной воды фильтра в соответствии с п.6.111 СНиП предусматриваются желоба полукруглого или пятиугольного сечения.

Количество желобов N_ж принимается по п. 6.111 из расчета, что расстояние между осями соседних желобов не должно превышать 2,2 м.

Для проектируемого фильтра принимаем 3 желоба полукруглого сечения; расстояние от оси крайнего желоба до ближайшей внутренней поверхности фильтра составляет половину расстояния между осями соседних желобов, которое в этом случае будет равно:

м,

что отвечает требованиям п. 6.111.

Расход воды по одному желобу составит:

м³/с.

Ширина желоба В_ж определяется по формуле 23 СНиП:

где: q_ж - расход воды по желобу, м³/с;

A_ж - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое равным от 1 до 1,5;

К_ж - коэффициент, принимаемый равным: для желобов с полукруглым лотком 2, для пятиугольных желобов 2,1.

Принимаем A_ж = 1, К_ж = 2; в этом случае ширина желоба составит:

м.

Высота прямоугольной части желоба составит:

h_ж = 0,5 А_ж В_ж = 0,5 1 0,45 = 0,225 м.

В соответствии с п. 6.111 лотки желобов должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

Расстояние от дна желоба до дна бокового канала определяется по формуле 24 СНиП:

где: Q_кан - расход воды по каналу м³/с, равный расходу промывной воды Q_пp;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

В_кан - ширина бокового канала, принимаемая не менее 0,7 м. Ширина бокового канала была принята равной 1,0 м в осях;

Фактическая ширина канала при принятой толщине стенок 0,3 м составляет В_кан = 0,7 м.

При величине расхода промывной воды Q_пр = 303,75 л/с значение Н_кан будет равно:

м.

На основе примечания к п.6.112 уровень воды в канале должен быть на 0,2 м ниже дна желоба.

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов определяется по формуле 25 СНиП:

Н_ж = 0,01 Н_з А_з + 0,3 = 0,01 1,2 50 + 0,3 = 0,9 м.

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до дна желоба с учетом толщины его стенки 0,05 м составляет:

Н_дж = Н_ж - h_ж - В_ж - 0,05 = 0,9 - 0,225 - 0,45 - 0,05 = 0,175 м.

С целью обеспечения равномерности распределения воды через поверхность загрузки принимаем величину Н_дж = 0,2 м.

Определение высоты фильтров

Строительная высота фильтра определяется по формуле:

Н_ф = Н_гр + Н_з + Н_в + Н_доп + Н_стр,

где: Н_гр - суммарная высота поддерживающих слоев гравия, м;

Н_з - высота слоя фильтрующего материала, м;

Н_в - высота слоя воды над поверхностью загрузки, принимаемая не менее 2,0 м (п. 6.101);

Н_доп - дополнительная высота слоя воды в фильтре над расчетным ее уровнем, м, определяемая в соответствии с п. 6.102 СНиП;

Н_стр - превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды, принимаемое не менее 0,5 м в соответствии с п. 6.101 СНиП.

Величина Н_доп определяется по формуле 21 СНиП:

где W_o - объем воды, накапливающийся за время простоя одновременно промываемых фильтров, м³;

--SF_ф - суммарная площадь фильтров, в которых происходит накопление воды, м².

Расчет величины Н_доп производится для случая выключения одного из фильтров на ремонт (N₁ = 1) при форсированном режиме работы остальных фильтров. Скорость фильтрования при форсированном режиме составляет V_ф = 6,0 м/ч.

Величина W_o рассчитывается по формуле:

W_o = V_ф f t_пp N₂,

где: N₂ - количество фильтров, одновременно находящихся на промывке; принимаем N₂ = 1.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

W_o = 6,0 20,25 0,33 1 = 40,1 м³.

Суммарная площадь фильтров, в которых происходит накопление воды F_ф, рассчитывается по формуле:

SF_ф = f (N_ф - (N₁ +N₂)) = 20,25 (5 - (1+1)) = 60,75 м².

Дополнительная высота слоя воды в фильтре составит:

м.

Принимаем следующие значения входящих в формулу параметров:

высоту слоя воды над поверхностью загрузки Н_в = 2,0 м;

превышение строительной высоты над расчетным уровнем воды Н_стр = 0,57 м.

Подставляя известные значения всех параметров в формулу, получим строительную высоту скорого фильтра:

Н_ф = 0,6 + 1,2 + 2,0 + 0,66 + 0,57 = 5,03 м ? 5,1 м.

Расчет трубопроводов подачи и отвода воды

Максимальный расчетный расход воды, подаваемой на один фильтр, составляет:

л/с.

В соответствии в п. 6.102 СНиП при форсированном режиме работы фильтров скорости движения воды в трубопроводах подачи исходной воды и отвода фильтрата не должны превышать 1 - 1,5 м/с. Для расхода Q_ф по таблицам Шевелева принимаем оба указанных трубопровода стальными диаметром 175 мм каждый, с фактической скоростью движения воды 1,48 м/с и удельными потерями напора 1000i = 23,5 мм/м.

На основании п. 6.117 СНиП скорость подачи и отвода промывной воды следует принимать равной 1,5 - 2,0 м/с. Для расхода промывной воды Q_пр = 303,75 л/с принимаем оба трубопровода стальными диаметром 450 мм каждый, с фактической скоростью движения воды V_пр = 1,78 м/с и удельными потерями напора 1000i= 9,17 мм/м.

Расчет параметров насоса для промывки скорых фильтров

Суммарные потери напора при промывке скорого фильтра h равны:

Sh= h_др + h_тр + h_гp + h_сл + h_мс,

где: h_др - потери в дренажной системе большого сечения, м;

h_тр - потери напора в трубопроводе, подающем промывную воду на фильтр, м;

h_гp - потери напора в поддерживающих слоях гравия, м;

h_сл - потери напора в фильтрующей загрузке, м;

h_мс - потери напора в фасонных частях и запорно-регулирующей арматуре, м.

Потери напора в дренажной системе большого сопротивления при промывке фильтра, составляют h_др = 5 м.

Принимаем ориентировочную длину трубопровода подачи промывной воды к распределительному коллектору дренажной системы фильтра равной L_тр = 100 м (эта длина будет уточнена при разработке генплана площадки очистных сооружений); потери напора в трубопроводе с учетом принятых для него параметров составят:

м.

Потери напора в поддерживающих слоях гравия определяются по формуле:

h_гp = 0,022 Н_гр i_пр = 0,022 0,6 15 = 0,2 м.

Потери напора в фильтрующем слое, состоящем из дробленого керамзита и кварцевого песка, рассчитываются по формуле:

h_cл = х₁ (а + b i_пр) Н_пес,

где: а, b - параметры, соответственно равные: 0,76 и 0,017 для зерен кварцевого песка размером 0,5-1,0 мм; 0,85 и 0,004 для зерен размером 1,0-2,0 мм;

х₁ - коэффициент, учитывающий дополнительные потери напора в слое керамзита в случае применения двухслойной загрузки со слоями примерно одинаковой высоты; принимаем х₁ = 1,25;

Н_пес - высота слоя кварцевого песка, принятая равной 0,7 м . Для кварцевого песка с принятым размером частиц 0,5 - 1,2 мм параметры а и b равны 0,76 и 0,017 соответственно.

Подставляя известные величины в формулу, получим:

h_сл = 1,25 (0,76 + 0,017 15) 0,7 = 0,89 м.

Потери напора в фасонных частях и запорно-регулирующей арматуре рассчитываются по формуле:

где: S - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

V_пр - скорость движения промывной воды в подающем трубопроводе, принятая равной 1,78 м/с.

Количество местных сопротивлений и их коэффициенты принимаются равными:

– количество поворотов трубопровода на 90 градусов по пути движения воды принято равный 3, коэффициент местного сопротивления _l = 0,984;

– количество задвижек равно 1, для задвижки со степенью открытия 80% ₂ = 0,26;

– количество тройников равно 1, коэффициент ₃ = 0,92;

– количество внезапных расширений трубопровода при переходе с диаметра 450 мм на диаметр 600 мм равно 1, коэффициент сопротивления равен:

Подставляя принятые значения в формулу, получим:

м.

Таким образом, суммарные потери напора при промывке скорого фильтра составляют:

Sh = 5 + 0,92 + 0,2 + 0,89 + 0,79 = 7,8 м.

Геометрическая высота подъема воды от дна резервуара чистой воды до верхней кромки желобов для сбора промывной воды рассчитывается по формуле:

Н_геом = Н_рчв + Н_сл + Н_ж,

где: Н_рчв - глубина резервуара чистой воды, м;

Н_сл - высота слоя загрузки фильтра 1,2 м;

Н_ж - расстояние от поверхности фильтрующих загрузок до кромки желоба 0,9 м.

Для типового резервуара чистой воды Н_рчв = 4,5 м, отсюда величина Н_геом равна:

Н_геом = 4,5 + 1,2 + 0,9 = 6,6 м.

Требуемый напор промывного насоса:

Н_нас = Н_геом + Sh + 1,5 = 6,6 + 7,8 + 1,5 = 15,9 м ? 16 м.

где: 1,5 м - запас напора для покрытия потерь в коммуникациях насосной станции.

Требуемая производительность промывного насоса:

Q_нас = Q_пр = 303,75 л/с = 1093,5 м³/ч.

Принимаем к установке промывной насос марки Д2000-21 со следующими паспортными характеристиками: подача 1800 м³/ч, напор 16 м. Насос укомплектован электродвигателем A3-315S-6 мощностью 110 кВт и частотой вращения 985 об/мин; требуемое напряжение сети - 380 В. Количество рабочих агрегатов - 1, резервных - 1.

...