Водопроводные очистные сооружения

Расчёт потерь напора при промывке фильтра

Потери напора при промывке фильтра складываются из следующих величин:

а) потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра:

где: V_к - скорость движения воды в коллекторе, м/с,V_к = 1,07 м/с ;

V_p - скорость движения воды в распределительных трубах, V_p=l,78 м/с;

а - отношение суммы площадей всех отверстий, f_о = 0,0506 м² распределительной системы к площади сечения коллектора, f_к = 0,298 м².

м.

6) потери напора в фильтрующем слое высотой h_ф = 1,2 м определяются по формуле А.И.Егорова:

Н_ф = (а + b ) h_ф,

где: - интенсивность промывки, СНиП 2.04.02-84 табл.23, = 15 л/см²;

а = 0,76 и b = 0,017 - параметры для песка с d_э = 0,8-1.

Н_ф = (0,76 + 0,017 15) 1,2 = 1,22 м.

в) потери напора в гравийных поддерживающих слоях высотой h_п.с = 0,75 м по формуле профессора В. Т. Турчиновича:

Н_пс = 0,022 h_п.с = 0,022 0,6 15 = 0,2 м.

г) потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы. При Q_пр = 303,75 л/с; d = 450 мм и V = 1,78 м/с гидравлический уклон составит i = 0,00917. Тогда, при общей длине трубопровода l = 100м, Н_т составят:

Н_т = i 1 = 0,00917 100 = 0,92 м.

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

где: I - сумма коэффициентов местных сопротивлений, состоящая из:

I₁ = 0,6 - для колена,

I₂ = 0,26 - для задвижки,

I₃ = 0,5 - для входа во всасывающую трубу,

I₄ = 0,92 - для тройника.

Количество задвижек - 1;

Количество колен - 7;

Количество тройников - 6;

Количество всасывающих труб - 1.

м.

Следовательно, полная величина потерь напора при промывке скорого фильтра составит:

Н = Н_рс + Н_ф + Н_т + Н_пс + Н_м = 4,66 + 1,22 + 0,92 + 0,2 + 0,6 = 7,6 м.

Отметка дна бака водонапорной башни над отметкой дна РЧВ должна быть выше на величину, определяемую по формуле:

Z_дб = Н + Н_ж + Н_зн,

где: Н_ж - отметка кромки желобов над дном РЧВ, Н_ж = 6,6 м;

Н_зн - запас напора, Н_зн = 1,5м.

Z_дб = 7,6 + 6,6 + 1,5 = 15,7 м.

19. Фторирование воды

Оптимальной концентрацией фтора в питьевой воде является доза 0,7 - 1,2 мг/л. Для фторирования воды используем фторсодержащее соединение: кремнефтористый натрий NаSiF₆. Для приготовления раствора используем фтораторную установку с растворными баками и механической загрузкой реагента.

Полезный объем растворного бака рассчитывается по формуле:

где Q_сут - производительность установки м³/сут;

Д_ф - доза реагента (чистого), г/м³;

где m_ф - коэффициент, зависящий от места ввода реагента в обрабатываемую воду, принимаемый при вводе в чистую воду - 1;

а_ф - необходимое содержание фтора в обрабатываемой воде, 0,95 г/м³;

Ф - содержание фтора в исходной воде, г/м³;

К_ф - содержание фтора в чистом реагенте, %, принимаемое для натрия кремнефтористого - 61;

С_ф - содержание чистого реагента в товарном продукте, 98%.

.

n - число затворений в сутки;

К_р - концентрация раствора в баке, равная для Na₂SiF₆ 2,5 - 3,5 г/л.

При заданном расходе воды Q_сут = 11660 м³/сут:

м³.

Производительность насоса-дозатора:

м³/сут, или 259 л/ч.

Принимаем насос-дозатор марки НД-270/10 (один рабочий, второй резервный) номинальной производительность 270 л/ч с мощностью электродвигателя 1,1 кВт.

Площадь склада:

где m - количество бочек реагента, рассчитанное на 1,5-месячный запас;

f - площадь, занимаемая одной бочкой и равная 0,25 м²;

1,2 - коэффициент для учета проходов

Кремнефтористый натрий транспортируется в деревянных бочках весом нетто 50 кг; высота одной бочки 660 мм и максимальный диаметр 460 мм; бочки устанавливаются по высоте в два ряда.

При потребности в реагенте на 1,5 месяца (45 дней):

кг,

а количество бочек будет m = 840 : 50 ? 17 шт.

Тогда площадь склада:

м².

20. Расчет резервуаров чистой воды

Емкость резервуара чистой воды определяют по формуле:

W = W_p + W_п + W_ф,

где: W_p - регулирующий объем воды, м³, определяемый по СНиП 2.04.02-84, п.9.2:

где: Q - расход воды в сутки максимального водопотребления, Q = 11660 м³/сут;

К_н - отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость при станции водоподготовки к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления, К_н = 1,0;

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

м³.

W_п - противопожарный запас воды, W_п = 648 м³;

W_ф - запас воды на собственные нужды очистной станции, принимается на две промывки скорых фильтров, W_ф = 219 м³.

W = 1727 + 648 + 219 = 2594 м³.

Принимаем глубину воды в РЧВ равной h = 4,6 м.

В соответствии со СНиП 2.04.02-84 п.9.21, общее количество резервуаров одного назначения в одном узле должно быть не менее двух. Площадь РЧВ в плане составит:

м².

Принимаем 2 резервуара: размеры резервуара чистой воды в плане (в осях) 1519 м, объемом 1311 м³, площадью 285 м² тогда глубина воды в РЧВ:

м.

21. 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 5-ю фильтрами площадью F = 20,25 м² каждый и высотой фильтрующего слоя h = 1,2 м составит:

W_п = F h N,

где: N - количество фильтров на станции.

W_п = 20,25 1,2 5 = 121,5 м³ .

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

W_д = W_п 0,1 = 121,5 0,1 = 12,15 м³.

Принимаем, что в карьерном песке содержится 55% песка пригодного для загрузки фильтра. Тогда потребность в карьерном песке перед пуском станции:

м³.

Годовая потребность в карьерном сырье для догрузки в фильтры:

м³.

Песковая площадка принята асфальтированная с размером в плане 1520 м (т.е. 300 м²), в том числе размер отделения для складирования карьерного сырья 1010 м. Объем складированного сырья при высоте слоя 0,5 м составит:

W_с = 10 10 0,5 = 50 м².

Чисто отсортированный песок с крупностью зерен 0,5 - 1,2 мм хранится в железобетонной емкости размером 33 (в осях) и высотой 3 м, размещенной в помещении реагентного хозяйства. Объем этого песка:

W_ot =2,8 2,8 3= 24 м³.

Сортировка и отмывка песка производится в классификаторе ТКП-4 конструкции АКХ РСФСР производительностью 5 м³/ч исходного сырья. Продолжительность работы классификатора перед пуском станции:

ч.

А для догрузки фильтров:

ч.

Объем расходуемой воды перед пуском станции: классификатором (Q_час = 300 м³/ч):

Q_к = 300 44,2 = 13260 м³;

бункером-питателем (Q_час = 30 м³/ч):

Q_б = 30 44,2 = 1326 м³.

Суммарный расход воды Q = 13260 + 1326 = 14586 м³.

Объем воды, расходуемой при догрузке песка классификатором:

300 4,42 = 1326 м³/год;

бункером-питателем:

30 4,42 = 133 м³/год.

Общий расход исходной воды 1459 м³/год.

На песковой площадке также предусматриваем отделение для выгрузки отработавшего песка размером 68 м, оборудованное дренажной системой. Объем выгружаемого песка при высоте слоя 0,5 м составит:

W_в = 6 8 0,5 = 24 м³.

22. Расчет башни для промывки скорых фильтров

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,

где: Q_пр - расход воды на одну промывку, Q_пр = 1093,5 м³/ч;

t - продолжительность промывки, t = 0,1 ч.

W_б.б = 2 1093,5 0,1 = 219 м³.

Принимаем к расчету цилиндрический бак с высотой Н = d/2. Исходя из этого, определяем диаметр бака башни. Объем бака находится по формуле:

Производим замену:

Из этого уравнения выражаем диаметр:

м.

Принимаем диаметр бака башни равным 9 м, тогда уровень воды в башне составит:

где: F_б.б - площадь дна бака башни,

м.

м.

Для подачи промывной воды в башню применяются 2 насоса марки 8К-18а с подачей 200 - 300 м³/ч и напором 17,5 - 13 м.("Справочник монтажника" стр.277 табл.5.25). Насосы расположены в зале скорых фильтров.

23. Расчет сгустителей

Сгустители с медленным механическим перемешиванием применяются для ускорения уплотнения осадка из горизонтальных и вертикальных отстойников, осветлителей, реагентного хозяйства и осадка из отстойников промывных вод на станциях водоподготовки при средней мутности исходной воды до 300 мг/л. В рассматриваемом случае осадок из горизонтальных отстойников самотеком выпускается в резервуары приема сырого осадка, откуда насосами перекачивается в сгустители.

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

Продолжительность цикла сгущения осадка состоит из следующих операций:

– наполнение сгустителя 20 мин;

– сгущение 8 часов (для особо неблагоприятных условий);

– последовательная перекачка осветленной воды и сгущенного осадка 40 мин.

Итого, продолжительность цикла составляет - Т_ц = 7 ч. Наибольшую скорость движения вращения фермы принимаем 0,025 м/с. Средняя влажность осадка после сгущения 97%.

Объем сгустителя определяем по формуле:

W_cг = 1,3 К_р.о W_ос.ч,

где: К_р.о - коэффициент разбавления осадка при выпуске его из сооружений подготовки воды, принимаемый по п.6.81 СНиП 2.04.02-84, К_р.о = 1,5;

W_cг =1,3 1,5 57,58 = 112,3 м³.

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

м.

где: N_cг - количество сгустителей, N_cг = 2.

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

Для перекачки сгущенного осадка из приемного резервуара к установке принимаем 2 насоса (1 - рабочий, 1 - резервный) марки НП-28 с подачей 28 м³/ч и напором 30 м ("Справочник монтажника" стр.293 табл.5.27).

24. Сооружение для повторного использования промывной воды

Последовательность повторного использования промывной воды:

o сбор промывной воды;

o выделение частиц песка в песколовке;

o равномерное подмешивание промывной воды к потоку исходной воды.

На одну промывку фильтра расход воды составит:

q = F 60 t,

где: F - площадь одного фильтра, F = 20,25 м²;

- интенсивность промывки, принимаемая по табл.23 СНиП2.04.02-84;

t - продолжительность промывки, принимаемая по табл.23 СНиП 2.04.02-84, t = 7 мин.

q = 20,25 15 60 7 = 127575 л = 128 м³.

Следовательно, сооружение для повторного использования промывной воды должно состоять из двух отделений емкостью:

W = q k,

где: k - коэффициент запаса, k = 1,2.

W = 128 1,2 = 153,6 м³.

Принимаем отделение следующих размеров:

– ширина 6 м;

– длина 9 м;

– глубина проточной части 3 м;

– рабочий объем отделения 162 м³.

Из рабочего объема каждого отделения сооружения для повторного использования промывной воды выделяем две секции, работающие в режиме улавливания песка. Размер каждой секции в плане в осях 33 м.

В сутки производят две промывки фильтра, число фильтров N = 6, следовательно, общее число промывок фильтров за сутки n = 12. Время между промывками фильтров составит:

ч.

Параметры насосов, перекачивающих промывную воду в голову сооружений, подбираются следующим образом:

– объем воды 128 м³,

– продолжительность перекачки, t_п = 2 часа.

Исходя из этого, определяем производительность насоса перекачки:

м³/ч = 17,8 л/с.

Приникаем 2 насоса (1 рабочий и 1 резервный) марки 4К-12а с подачей 61 - 100 м³/ч и напором 32,5 - 23 м, оборудованные электродвигателями с регулируемым приводом ("Справочник монтажника" стр.276 табл.5.25).

Дополнительную информацию на тему повторного использования воды от промывки фильтров можно найти в справочнике проектировщика "Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий", Москва 1967 год, стр. 262 - 263, глава 23.

25. Зоны санитарной охраны

Зоны санитарной охраны обеспечивают соответствующее требованиям ГОСТ качество питьевой воды и предотвращают возможность загрязнения и заражения воды как в источнике, так и в самих водопроводных сооружениях; они подразделяются 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 следующее:

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

b. располагать основные объекты на территории необходимо на 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.

26. Мероприятия по охране 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.

Список используемой литературы

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

2. Москвитин А. С. “Справочник монтажника: оборудование водопроводно-канализационных сооружений", Москва, Стройиздат, 1979;

3. Николадзе Г. И., Сомов М. А. “Водоснабжение”, Москва, Стройиздат, 1995;

4. Кожинов В.Ф. “Очистка питьевой и технической воды”, Москва, Стройиздат, 1971;

5. Назаров И. А. “Справочник проектировщика: водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий”, Москва, Стройиздат, 1977.

Размещено на Allbest.ru

...