Требуемый объем растворных баков:

W_p = Q_час * n * Д_ф / (10000 * b_p * г) = 169 * 360 * 0,56 / (10000 * 1 * 1) = 3,4 м³.

где Q_час- часовой расход;

=0,56 мг/л - доза ПАА;

- концентрация ПАА в растворном баке;

= 1 т/м³ - объемный вес ПАА (при Т=15⁰С);

= 360 часов.

Согласно СНиП 2.04.02-84 п.6.205 - количество растворных баков необходимо принимать не менее трех. Принимаем 3 растворных бака, по 1,13 м³ каждый, с размерами в плане 1,25 х 0,95 х 0,95 м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора коагулянта при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи раствора коагулянта в расходный бак.

Расчет емкости расходного бака.

Требуемый объём определяется:

W = W_p * b_p / b = 3,4 * 1 / 0,5 =6,8 м³;

где _ концентрация раствора флокулянта;

= 1% _ концентрация ПАА в растворном баке;

= 3,4 м³ - емкость 3 растворных баков.

Принимаем 2 расходных бака по 3,4 м³ каждый с размерами в плане 1,5 х 1,5 х 1,5м.

Принимаем гидравлическое перемешивание раствора ПАА при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи раствора ПАА в насос-дозатор.

Определение дозы извести для подщелачивания воды

При недостаточности щелочности реакция образования гидроокиси из сернокислого алюминия протекать не может. В этом случае нужно искусственно подщелачивать воду гашенной известь Ca(OH)₂, едким натром NaOH или кальцинированной содой Na₂CO₃, добавляемыми в количестве:

,

где k = 28 мг/л - количество щелочи (извести), необходимое для подщелачивания воды на 1 мг-экв/л (по СНиП п.6.19);

e = 57 мг-экв/л - эквивалентный вес коагулянта (безводного);

Щ = 4,4 мг-экв/л -щелочность исходной воды (по заданию).

 мг/л,

Таким образом, подщелачивание не нужно.

Расчет осветлителя со слоем взвешенного осадка

Расчет площади осветления

,

где F_з.о. - площадь зоны осветления, м²;

F_з.от. - площадь зоны отделения осадка, м²;

Q_расч. - расчетный расход воды;

V_з.о. - скорость восходящего потока воды в зоне осветления, принимается в зависимости от содержания взвешенных веществ в воде (C), поступающей в осветлитель, по СНиП 2.04.02-84*, V_з.о. = 1,2 мм/с;

K - коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем, по СНиП 2.04.02-84*, K=0,7;

Площадь осветления:

м²

а площадь осадкоуплотнителя:

м²

Потеря воды при продувке (при сбросе осадка):

Максимальная концентрация взвешенных веществ в воде, поступающей в осветлитель:

C = М + К * Д_к + 0,25 * Ц + И =950+ 0,55 *67,5 + 0,25 * 74 + 0 = 1006 (мг/л),

где М - количество взвешенных веществ в исходной воде, М = 950 мг/л;

К - переводной коэффициент, равный для очищенного сернокислого алюминия - 0,55;

Д_к - доза коагулянта, Д_к = 67,5 мг/л;

Ц - цветность воды, Ц = 74 град;

И - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью для подщелачивания, в нашем случае И = 0.

Принимаем время уплотнения осадка T = 8 ч, тогда средняя концентрация осадка _ср = 25000 г/м³

Процент воды, теряемой при сбросе осадка из осадкоуплотнителя, т.е. при так называемой продувке осветлителя:

%_ос = K_р * (С - m) / _ср * 100 % = 1,2 * (1006 - 10) / 25000 * 100 % = 4,78 %,

где K_р - коэффициент разбавления осадка при его удалении, принимаем K_р = 1,2;

m - количество взвеси в воде, выходящей после обработки в осветлителе, принимаем m = 10 мг/л.

Потеря воды при продувке, т.е. при сбросе осадка, будет равна:

q_ос = Q_час * %_ос / 100 % =169* 4,78 / 100 = 8,07 (м³/ч).

Принимаем 2 рабочих осветлителя со слоем взвешенного осадка производительностью по 100 м³/ч каждый площадью осветления 40 м². Диаметр осветлителя 7140 мм.

Высота осветлителя равна:

,

где D_осв - диаметр осветлителя;

- центральный угол, образуемый прямыми, проведенными от оси водораспределительного коллектора к верхним точкам водосборных желобов.

Расчет открытых безнапорных фильтров

Расчет фильтров выполняют исходя из производительности с учетом расхода осветленной воды на собственные нужды всех установленных фильтров.

Общая площадь фильтрования F, м², приближенно вычисляется по формуле

F = Q_сут / (T * V_р.н - 3,6 * n * * t₁ - n * t₂ * V_р.н)

F = 4056 / (24 * 7 - 3,6 * 2 * 14 * 0,12 - 2 * 0,33 * 7) = 26,8 (м²), где

T - продолжительность работы станции в течение суток, принимаем T = 24 ч;

V_р.н - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации, равная V_р.н = 7 м/ч;

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

- интенсивность промывки, принимаем = 14 л/(сек*м²);

t₁ - продолжительность промывки, принимаем t₁ = 0,12 ч;

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

Количество фильтров должно быть:

N=0,5

Тогда

N=0,5=2,6 шт=3 шт

Площадь одного фильтра будет 26,8/ 3= 8,93 м². Принимаем фильтр с размером в плане 2,4м 3,8 м площадью 9,0 м².

Скорость фильтрования при форсированном режиме:

V_р.ф = V_р.н * N / (N - N₁) = 10 * 3 / (3 - 1) = 15 (м/ч), где

N₁ - количество фильтров, находящихся в ремонте, принимаем N₁ = 1 шт.

Подбор состава загрузки фильтра:

Высота фильтрующего слоя h_ф = 700 мм с минимальным диаметром зёрен 0,5 мм и максимальным 1,2 мм. Эквивалентный диаметр зёрен d_э = 0,9 мм, а коэффициент неоднородности К_н = 1,7.

Поддерживающие слои имеют общую высоту 500 мм и крупность зёрен 2-32 мм.

Расчет Na-катионитных фильтров

Технологические данные для расчета Na-катионитных фильтров

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

Таблица 7

Расчет Na-катионитного фильтра начинают с подбора диаметра фильтра по скорости фильтрования.

Нормальная скорость:

Максимальная скорость:

,

где w_н, w_м-нормальная и максимальная скорости фильтрования, м/ч (принимаются в зависимости от жесткости исходной воды)

-производительность Na-катионитного фильтра, м³/ч,

-площадь фильтрования Na-катионитного фильтра, м²,

а-количество работающих фильтров (не менее 2, кроме того, 1 - резервный)

(а-1)-число работающих фильтров при регенерации одного из них.

Определяем площадь фильтрования катионитовых фильтров, принимая w_н = 15м/ч:

f = 169 / 15 = 11,3 м², ориентировочная площадь одного фильтра: 11,3 / 6 = 1,88 м²

Принимаю 7 рабочих (+1 резервный) фильтра диаметром 1500 мм с площадью фильтрования 1,72 м².

w_н = 169 / (1,72 * 7) = 14,04 м/ч;

w_м = 169 / (1,72 * (7 - 1)) = 16,4 м/ч.

Количество солей жесткости А, г-экв/сут, удаляемое на Na-катионитных фильтрах, определяется по формуле:

А=24·Ж_о·Q_Na,

Где Ж_о--общая жесткость воды, поступающей на Na-катионитный фильтр.

А = 24 * 8,8 *169 = 35693 г-экв/сут.

Число регенераций каждого фильтра в сутки n определяется по формуле:

,

где n-число регенераций каждого фильтра первой ступени в сутки,

-высота слоя катионита, м, (по табл. 3)

а - число работающих фильтров,

-рабочая обменная способность катионита, г-экв/м³, определяется из уравнения:

E_р^Na= б_э·в_Na·E_п-0,5q·Ж_о, т

где б_э--коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию, б_э = 0,64;

в_Na- коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита по ионам Са²⁺и Mg²⁺ за счет частичного задержания катионов Na, (табл. 6)

мг-экв/л;

в_Na = 0,83

E_п-полная обменная способность катионита, г-экв/м³,(табл. 3);

q-удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³ (табл.3),

0,5-доля умягчения отмывочной воды.

E_р^Na = 0,64 * 0,83 * 1700 - 0,5 * 6 * 8,8 = 876,6 г-экв/м³;

Число регенераций каждого фильтра в сутки:

n = 35693 / (1,72 * 2 * 876,6 * 7) = 1,69 ? 1,7

Расход 100% поваренной соли на одну регенерацию фильтра определяется из уравнения:

,

где -расход поваренной соли на одну регенерацию, кг

-площадь фильтрования Nа-катионитного фильтра, м²,

-удельный расход соли на регенерацию г/г-экв обменной способности катионита, (табл. 3).

Q_c^Na = 876,6 * 1,72 * 2 * 150 / 1000 = 452,3 кг.

Суточный расход технической соли определяется по формуле:

,

где - расход технической соли на регенерацию фильтров, кг/сут,

93 - содержание NaCl в технической соли, %

Q_т.с. = 452,3 * 1,7 * 7 * 100 / 93 = 5788 кг/сут.

Расход воды на регенерацию:

1) Расход воды на взрыхляющую промывку, м³

,

где -количество воды на одну взрыхляющую промывку, м³

i-интенсивность взрыхляющей промывки фильтров, л/с·м² (табл. 3);

-продолжительность взрыхляющей промывки, мин (табл. 3).

Q_взр. = 4 * 1,72 * 60 * 30 / 1000 = 12,4 м³.

2) Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли, м³:

,

где b-концентрация регенерационного раствора, % (по табл. 3);

-плотность регенерационного раствора, т/м³ (по таблице в приложении)

Q_р.р.. = 452,3 * 100 / (1000 *8 * 1,056) = 5,4 м³.

3) Расход воды на отмывку катионита от продуктов регенерации, м³

Q_от = q_от··,

где q_от-удельный расход воды на отмывку катионита, м³/м³ (табл. 3).

Q_от = 6 * 1,72 * 2 = 20,64 м³.

Расход воды на одну регенерацию Na-катионитного фильтра составляет:

Q_С.Н.= Q_взр+Q_р.р.+Q_от,

где Q_С.Н. - расход воды на собственные нужды Na-катионитового фильтра, м³

Q_С.Н.= 12,4 + 5,4+ 20,64 = 38,44 м³.

Межрегенерационный период работы фильтра определяется из уравнения:

,

где - межрегенерационный период каждого Na-катионитного фильтра, ч

n-количество регенераций Na-катионитного фильтра в сутки,

-время регенерации фильтра, мин.

Время регенерации фильтра определяется для каждого случая расчетным путем:

,

где -время взрыхляющей промывки фильтра, мин (табл. 3)

-время пропуска регенерационного раствора, определяется по формуле:

,мин,

где -количество регенерационного раствора, м³

-скорость пропуска регенерационного раствора, м/ч (табл. 3)

= 5,4* 60 / (4 *1,72) = 47 мин.

-время отмывки фильтров от продуктов регенерации, мин, определяется по формуле:

,

где -расход воды на отмывку катионита, м³

-скорость отмывки, м/ч (по табл.)

= 20,64* 60 / (7 * 1,72) = 103 мин.

= 30 + 47 + 103 = 180 мин =3 ч.

Т_Na = 24 / n - = 24 / 1,7 - 3 = 11 ч.

Количество одновременно регулируемых фильтров определяется по формуле

n_о.р = n * a * / 24,

n_о.р = 1,7 * 7 * 3 / 24 = 1,5 ? 2.

Результаты расчета фильтров Na-катионирования

Таблица 8

Объём бака исходной воды

V_б=0,5. Q_ч

V_б= 0,5. 169 = 84,5 м³

Принимаем 1 бак с высотой 2 м, размерами в плане 6,2х7м.

Объём бака умягченной воды

V_б=1^. Q_ч

V_б= 1. 169 = 169 м³

Принимаем 2 бака с высотой 2 м, размерами в плане 6х7 м.

Оборудование для хранения и расходования поваренной соли NaCl

Хранение реагентов в водоподготовительных установках котельных предусматривают в помещении водоподготовки. Склад рассчитывают на 30-дневный запас реагентов.

Мокрое хранение соли для удобства эксплуатации осуществляют не менее чем в двух железобетонных резервуарах.

Объем резервуаров мокрого хранения определяют по формуле:

,

где - объем резервуара для мокрого хранения реагента, м³

1,5- расчетный объем баков мокрого хранения на 1 т реагента, м³

b- необходимый запас соли на 30 суток, кг

p - остаток соли на 5-10 суток, предусматриваемый перед поступлением проектируемого запаса, кг

м³

Так как количество резервуаров = 2, то объем каждого возьмем 152 м³. Принимаем 2 резервуара с размерами L*B*H = 12*4*4.

Хранение крепкого (26%-ого) раствора соли осуществляется в мерниках или расходных баках, емкость которых принимается по суточному расходу.

Объем мерника определяется по формуле:

,

где -объем крепкого (26%) раствора соли, расходуемого в сутки, м³/сут;

-расход соли на одну регенерацию фильтра, кг;

-число регенераций каждого фильтра в сутки;

-плотность 26% раствора NaCl, принимаемая 1,197.

м³

Список литературы

1. Алексеев Л.С. Основы промышленного водоснабжения и водоотведения: учебник для студентов ВПО, обучающихся по программе бакалавриата по направлению подготовки 270800 «Строительство» (профиль «Водоснабжение и водоотведение») / Л.С. Алексеев, И.И. Павлинова, Г.А. Ивлева. М.: АСВ, 2013.

2. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1976.

3. Кожинов В.Ф. Очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты: учеб. пособие для вузов. 4-е изд., репр. М.: БАСТЕТ, 2008.

4. СП 31.13330.2012 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84».

Размещено на Allbest.ru