204

Комплекс водоочистных сооружений для промышленного предприятия с технологической потребностью в воде

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Общие сведения о системе водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия. Балансовая схема водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия. Разработка технологической схемы и расчет сооружений станции водоподготовки технической воды.

Русский

2012-11-14

466 KB

87 чел.

РЕФЕРАТ

Технология спецводоподготовки на промышленном предприятии: Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине “Техническая специальная водоподготовка”: 1-70.04.03/ БрГТУ; Мартысевич Х.А. .;  гр. ВО-20; кафедра ВВиОВР. – Брест.: 2012 –     с.:  рисунка, 7 источников.

Ключевые слова: коагулянт, флокулянт, реагентное хозяйство, смеситель, отстойник, вихревой реактор, расходный бак, бак-хранилище, анионит, катионит, обессоливание, умягчение, фильтр.

Содержит выбор и обоснование методов обработки воды и состава сооружений для подготовки воды; технологический и гидравлический расчет сооружений водоподготовки: расчет реагентного хозяйства, вертикального смесителя, осветлителя со слоем взвешенного осадка, напорного фильтра, РЧВ; расчет сооружений для умягчения и обессоливания воды.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Общие сведения о системе водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия. Балансовая схема водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия

2.Проектирование станций спецводоподготовки в системе производственного водоснабжения п/п

2.1. Анализ воды в источнике водоснабжения. Выбор и обоснование методов водоподготовки

2.2. Разработка технологической схемы и расчет сооружений станции водоподготовки технической воды

2.2.1. Проектирование и расчет сооружений по глубокому умягчению

2.2.2. Проектирование и расчет сооружений по глубокому обессоливанию

2.2.3. Проектирование и расчет сооружений по осветлению, обесцвечиванию и умягчению реагентныи методом

3.Расчет регулирующей емкости в системе х/п противопожарного водоснабжения.

4. Разработка компоновочного генплана здания спецводоподготовки и генплана площадки промышленного предприятия со схемой сетей и сооружений водоснабжения

Заключение

Литература


Приложение

Источник технического водоснабжения поверхностный. Качество воды в источнике характеризуется следующими показателями:

  1.  Взвешенные вещества    40 мг/л
  2.  Цветность    30 град
  3.  Щелочность    3,06 мг-экв/л
  4.  Растворенный кислород    14,22 мг/л
  5.  Жесткость карбонатная    3,06 мг-экв/л
  6.  Жесткость общая    5,04 мг-экв/л

Содержание катионитов и анионитов:

7.Са2+      74,7

8.Mg2+    9,36

9.Na+      10,8

10.HCO3-      187,2

11.SO42-       62,82

    12.Cl-      20,16

    13.SiO32-     3,78

    Качество воды после реагентного умягчения характеризуется следующими показателями:

  1.  Взвешенные вещества    6 мг/л
  2.  Цветность    20 град
  3.  Щелочность    1,7 мг-экв/л
  4.  Растворенный кислород    7,9 мг/л
  5.  Жесткость карбонатная    1,7 мг-экв/л
  6.  Жесткость общая     2,8 мг-экв/л

Содержание катионитов и анионитов:

7.Са2+      41,5

8.Mg2+   5,2

9.Na+      6

10.HCO3-      104

11.SO42-      34,9

    12.Cl-      11,2

    13.SiO32-    2,1

     Требования к качеству воды подаваемый в систему производственного водоснабжения по трем потокам, характеризуется следующими данными:

      Поток 1: вода теплоноситель

     14. Полезный расход     35 м3

     15. Взвешенные вещества    6 мг/л

     16. Цветность    20 град

     17. Жесткость ост. общ    0,01 мг-экв/л

     18. Щелочность остат      0,7мг-экв/л

     19. Коэффициент Кr    1,15

     20. Потребляемый напор    50 м

      Поток 2: вода технологическая

     21. Полезный расход    20 м3

     22. Взвешенные вещества    6 мг/л

     23. Цветность    20град

     24. Жесткость    1 мг/л

     25. Общее солесодержание    1 мг/л

     26. Концентрация кремния SiO32+        - мг/л

     Поток 3 : вода на хозяйственно-питьевые нужды

     27. Расход 70 м3


Введение

Для крупных промышленных предприятий использование из хозяйственно-питьевого водопровода на технологические нужды запрещено, вследствие чего возникает необходимость забора воды из поверхностных источников водоснабжения (рек, озер, морей) и последующей очистки до требуемых показателей качества воды. Для этого необходимо правильно выбрать соответствующие методики очистки природных вод и правильный расчет необходимых сооружений, обеспечивающих нужный эффект очистки по требуемым показателям, наименьшей занимаемой площади, наименьших капитальных и эксплуатационных затрат, экологической безопасности.

В состав природных вод входят: соли, преимущественно в виде ионов, молекул, комплексов, органические вещества, газы, гидробионты, бактерии и вирусы.

На технико-экономические показатели водопроводных систем существенно влияет глубина подземных емкостных сооружений: увеличение высоты приводит к возрастанию гидростатического давления на стенки, к заглублению подводящих и отводящих трубопроводов, при этом усложняется производство работ.


1. Общие сведения о системе водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия. Балансовая схема водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия

Водопотребителями на площадке промпредприятия являются: Цех№1, цех№2, АБК, Вспомогательные помещения. Вода подается из поверхностного источника водоснабжения  последовательно через станцию водоподготовки, резервуары технической воды и насосную станцию. На территории промышленного предприятия для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд работающих проектируется система хозяйственно-питьевого водоснабжения. Ее устраивают раздельно от системы производственного водоснабжения, так как для производственного водоснабжения требуется вода по качеству не соответствующая СаНПиН ”Вода питьевая”. При этом система хозяйственно-питьевого водоснабжения выполняет и противопожарные функции. Сточные воды, образующиеся от системы хозяйственно-питьевого водоснабжения, направляются в хозбытовую канализацию.

Рассчитываем балансовую схему водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия. Должны соблюдаться следующие условия:

м3/ч                                                                                                                

Условные обозначения:

В1 – хозяйственно-питьевой трубопровод;

В3 – производственный водопровод;

В4 – оборотная вода (подающая на предприятие);

В5 – оборотная вода (обратная от предприятия);

В7 – речная вода;

К1 – бытовая канализационная сеть;

К3 – производственная канализация.


2. Анализ качества воды в источнике водоснабжения. Выбор и обоснование методов водоподготовки

2.1. Анализ воды в источнике водоснабжения. Выбор и обоснование методов водоподготовки

Выбираем для осветления и обесцвечивания схему с вихревым реактором.

Обработка исходной воды происходит в два этапа:

  1.  Осветление, обесцвечивание исходной воды, в результате которого качество воды по цветности и мутности будет соответствовать требованиям воды для обоих потоков, и предварительное умягчение известковым методом, в результате чего качество воды по общей жесткости будет соответствовать требованиям воды на технологические нужды.
    •  для воды-теплоносителя (1-й поток) – глубокое умягчение с использованием последовательного водород-натрий катионирования;
    •  для воды на технологические нужды (2-й поток) – глубокое обессоливание одноступенчатым ионным обменом.
  2.  Производительность станции водоподготовки с учетом расходов на собственные нужды станции составит:

Q=Qтех+Qтепл=20+35=55м3

2.2. Разработка технологической схемы и расчет сооружений станции водоподготовки технической воды

2.2.1. Проектирование и расчет сооружений по глубокому умягчению

Т.к. требуется снижение общей жесткости до 0,01 мг-экв/л и щелочности до 0,7 мг-экв/л, то для глубокого умягчения применяем последовательное Н-Na-катионирование воды.

Расчет натрий-катионитовых фильтров

а)Рабочая обменная способность Na-катионита составит

= ·βNa·Еполн - 0,5 q0·Ж0

где q0 – удельный расход осветленной воды на отмывку катионита, равный 5 м33;

     αэ – коэффициент эффективности регенерации, учитывающий неполноту регенерации катионита, при удельном расходе соли на регенерацию ас = 150 г/г-экв αэ = 0,74 (табл. 56)[6];

     βNa – коэффициент, учитывающий снижение обменной способности катионита из-за частичного задержания катионов натрия (табл. 57)[6]. при βNa =0,84

= 0,74·0,84·500 - 0,5·5·2,8= 303,8 г-экв/м3

б)Необходимый объем катионита для загрузки в Na-катионитовые фильтры:

где n – число регенераций каждого фильтра в сутки.

в)Задаемся высотой слоя катионита и существующими типоразмерами диаметров:

Нк=2м, D=1,5м.

г)Необходимая площадь Na-катионитовых фильтров:

Принимаем 3 рабочих фильтра марки ХВ-040-2 D=1,5м площадью FNa=1,77м2.
- условие выполняется.

д)Проверяем скорость фильтрования:

- условие выполняется.

Расчет водород-катионитовых фильтров

  1.  Расход воды, подаваемой на Н-катионитовые фильтры:

где: ЩУМ =0.7 мг-экв/л – щелочность умягченной воды;

ЩИСХ =1,7 мг-экв/л – щелочность исходной воды;

qПОЛ=35м3/ч – полезная производительность установки;

Акислотность фильтрата, 0,3 мг-экв/л.

б)Рабочая обменная способность Н-катионита составит:

где: - коэффициент эффективности регенерации Н-катионитовых фильтров. Определяем по табл. 4 прил.7 [2] при аК=75 г/г-экв равен 0,77;

Еполн = 500 г-экв/м3 – паспортная полная обменная емкость (т.15.33 [3]);

qуд =5 м33– удельный расход осветленной воды на отмывку катионита после регенерации;

CК – общее содержание в воде катионов кальция, магния, натрия и калия:

CК=3,73+0,77+0,47+0,08=5,05 г-экв/м3

в)Необходимый объем катионита для загрузки в Н-катионитовые фильтры:

где: nР – число регенераций каждого фильтра в сутки;

ЖОум общая жесткость умягченной воды, принимаем 0,025г-экв/м3;

CNA =0.069 г-экв/м3 – концентрация в воде натрия.

г)Необходимая площадь Н-катионитовых фильтров:

где: НК – высота слоя катионита в фильтре, м.

Принимаем 2 рабочий и 1 резервный фильтр ХВ-042-2  D=1,5м площадью FН=1,78м2.

- условие выполняется.

д)Проверяем скорость фильтрования:

- условие выполняется.

Расчет устройств для хранения, приготовления и перекачки раствора серной кислоты

В состав кислотного хозяйства, обеспечивающего месячный запас реагента, входят: цистерны-хранилища, мерники для концентрированной серной кислоты, вакуум-насосы и оборудование для подачи рабочего раствора на фильтры (эжектор или насосы).

            1. Расход серной кислоты, кг, на одну регенерацию Н-катионитового фильтра определяют по формуле:

где: f - площадь одного фильтра, 1,78м2;

ан - удельный расход кислоты для регенерации катионита, 75г/г-экв.

           2. Объем цистерн-хранилищ, м3, концентрированной серной кислоты рассчитывают следующим образом:

                  

где: Жоисх - общая жесткость исходной воды=2,8 г-экв/м3;

т - срок хранения запаса кислоты (обычно 30 суток), сут.;

рк - плотность кислоты=1.83 г/см3;

Ск - концентрация серной кислоты, принимается равной 92%.

Полученное значение Wц округляется до величины, кратной емкости железнодорожной цистерны, в которой осуществляется доставка реагента на станцию водоподготовки. Количество и размеры цистерн-хранилищ определяют из расчета грузоподъемности ж/д цистерны, равной 50-60 т, что соответствует объему серной кислоты порядка 15 м3 при ее плотности ≈ 1,8 г/см3.

          3. Полезная емкость бака-мерника, м3, составляет:

Еполн - паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде=500 г-экв/м3

    4. Емкость бака с водой для взрыхления сульфоугля в Н-катионитовом фильтре определяем с учетом возможности последовательного взрыхления катионита в двух фильтрах. Тогда

где wвзр – интенсивность взрыхления катионита, равная 4 л/сек · м2;

      tвзр – продолжительность взрыхления, равная 25 мин.

Принимаем 2 бака  размерами  2,3х2,3х2м.

Расчет устройств для мокрого хранения соли, приготовления раствора соли и его перекачки

 

При производительности установок да 10 м3/ч с расходом соли на регенерацию менее 0,5 т/сут рекомендуется хранение соли в сухом виде в неотапливаемых складах навалом высотой не более 2 м, ее растворение в проточных солерастворителях и доведение до требуемой концентрации раствора в рабочих баках.

По величине Рс (расход поваренной соли, кг, на одну регенерацию Na-катионитового фильтра) подбирают тип и число солерастворителей, при этом количество воды для растворения 1 кг соли принимают 10 л, а предельно допустимую скорость фильтрования раствора соли через гравийные соли солерастворителя — 6 м/ч.

 Технологические схемы солевого хозяйства могут быть выполнены с применением насосов для подачи регенерационного раствора соли на фильтр,  либо с устройством мерных сосудов и подачей раствора соли эжекторами на фильтр.

Для соли, как правило, применяют склады мокрого хранения. Склады сухого хранения допускаются только при суточном расходе соли менее 0.5 т, при этом слой соли не должен превышать 2 м.

        Если схема мокрого хранения соли включает в себя: растворный бак соли; фильтр очистки раствора соли; резервуар-хранилище 25%-го раствора соли; баки рабочего раствора соли для регенерации Na-катионитовых фильтров (расходные баки), — то расчет солевого хозяйства выполняют в следующей последовательности.

Расчет растворных баков:

Расход соли на регенерацию загрузки одного Na-катионитового фильтра:

, кг

где: F - площадь фильтра=1.78, м2;

      H – высота загрузки=2 м;

      Eраб  – рабочая обменная емкость Na-катионитового фильтра=303,8 г.экв/м3;           – удельный расход поваренной соли на регену, г/г-экв

       Nф – количество рабочих фильтров=3;

Суточный расход товарной соли (с содержанием безводного продукта в товарной соли в = 80%):

, т/сут

где: Рс – расход соли на регенерацию загрузки на все рабочие Na-катионитовые фильтры, т.

Количество раствора 20-25% концентрации, получаемого при растворении:

3

где γ ≈ 1 т/м3.

Принимаем 2 растворных бака , м3, каждый. Размеры при h=0,7 м, прямоугольные в плане. Принимаем 1,3x1,3x0,7м

Расчет баков-хранилищ:

Принимаем баки-хранилища 25% раствора NaCl на продолжительность хранения 10 сут (20-40 сут).

3

Принимаем 2 бака объемом , м3, прямоугольные в плане, размерами с h=1,5-2 м. Принимаем 2,45x2,45x

Расчет расходных баков с концентрацией NaCl врасх:

- для Na-катионитовой І ступени – 5-8%;

, м3,

где: Тхр – период хранения раствора в расходном баке (3-часовое затворение), ч;

       γ ≈ 1 т/м3.

Принимаем 2 бака объемом , м3, каждый размерами с h=0,5-1 м. Принимаем 0,9x0,9x0,6м.

Производительность насоса определяется исходя из скорости фильтрования регенерационного раствора через катионит 3-4 м/ч (vф):

, м3

где: F – площадь поперечного сечения фильтра=1.78 м2.

Определение расхода воды на собственные нужды Н-Na-катионитовой установки

Этот расход воды слагается из следующих величин:

а) расхода воды на промывку (взрыхление) катионитовой загрузки

где: -интенсивность взрыхления

-продолжительность взрыхления

 

б) расхода воды на отмывку катионитовой загрузки от продуктов регенерации

                                         

    

в) расход воды на приготовление 5-8%-го раствора соли:

где: n – количество промывок фильтра;

N – количество фильтров;

b =8%;

γ = 1т/м3 – удельный вес.

г) расход воды на приготовление 1-1,5%-го раствора кислоты:

где: СР=1-1,5%;

ρР=1,50-1,83 - плотность серной кислоты.

Расход воды на собственные нужды:

QСН=QСОЛИ+QКИСЛ+QВЗРA+ QВЗРH+ QОТМA+ QОТМH, м3/сут

QСН=6,05+13,26+31,86+21,36+53,1+35,6=161,23 м3/сут

Суммарный расход воды:

Q=QСН+ QПОЛ=161,23+35*24=1001,23 м3/сут

Количество добавочной воды:

 

Расчет дегазатора

Удаление свободной углекислоты из воды необходимо при умягчении воды Н-Na-катионированием. Для этой цели применяются дегазаторы. Наиболее целесообразны плёночные дегазаторы, загруженные насадкой и оборудованные вентиляторами для принудительной подачи воздуха снизу, т.е. в направлении встречном по отношению к движущейся сверху вниз воде. Насадкой служат керамические кольца Рашига.

1. Содержание углекислоты в подаваемой на дегазацию воде

где: [CO2]исх – содержание свободной углекислоты в исходной воде:

где: [CO2]’исх – содержание свободной углекислоты в исходной воде, [CO2]’исх = 9,41мг/л, при рН = 7.1, табл. 69 [3];

– поправка на солесодержание при определении CO2,  = 1.05, при P = 100мг/л, табл. 70 [3];

– поправка на температуру при определении CO2,  = 1.12, при t = 5oC, табл. 71 [3].

Щ – щелочность исходной воды, Щ = 1мг-экв/л.

2. Площадь поперечного сечения дегазатора

где: Po – плотность орошения на 1 м2 площади дегазатора, принимаем 60 м3/ч;

Диаметр дегазатора 0,8м.

3. Вентилятор дегазатора должен обеспечить подачу удельного расхода воздуха q = 20 м3 на 1 м3 воды:

Необходимый напор, развиваемый вентилятором, определяется с учетом потерь напора в насадке из колец Рашига, которые принимаются 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки (равна 3 м), а также величины прочих потерь напора, составляющих 30…40 мм вод ст.

Суммарная потеря напора составляет

 

где:

     

       

Расчёт резервуара умягченной воды

Объем резервуаров чистой воды (РЧВ) определяется из условий хранения следующих запасов воды:

  1.  регулирующего объема для подачи потребителю;
  2.  неприкосновенного противопожарного запаса воды;
  3.  объема воды на две промывки фильтров.

1. Объем резервуаров чистой воды определяем по формуле:

где: 3 – трехчасовой расход воды.

Принимаем 1 резервуара чистой воды.

2. Объем одного составит:

Принимаем прямоугольный резервуар из сборного железобетона, со следующими типоразмерами:

Высота 2 м

Длина 5м

Ширина 3 м

Емкость 30 м3

2.2.2. Проектирование и расчет сооружений по глубокому обессоливанию 

При условии, что P<20мг/л, а SiO32- не нормируется, то используем одноступенчатую схему для глубокого обессоливания.

Расчет водород-катионитовых фильтров

  1.  Рабочая обменная способность Н-катионита составит:

где: - коэффициент эффективности регенерации Н-катионитовых фильтров. Определяем по табл. 4 прил.7 [2] при аК=150г/г-экв равен 0,9;

Еполн = 1500 г-экв/м3 – паспортная полная обменная емкость (т.15.33 [3]);

qуд =6,5 м33– удельный расход осветленной воды на отмывку катионита после регенерации;

CК – общее содержание в воде катионов кальция, магния, натрия и калия (CК=5,05 г-экв/м3).

  1.  Необходимый объем катионита для загрузки в Н-катионитовые фильтры:

где: α – коэффициент для учета расхода на собственные нужды 1,34;

 nР – число регенераций каждого фильтра в сутки;

  1.  Необходимая площадь Н-катионитовых фильтров:

где: НК – высота слоя катионита в фильтре, м.

Принимаем 2 фильтра D=1м площадью FН=0,8м2.

- условие выполняется.

  1.  Проверяем скорость фильтрования:

- условие выполняется.

Расчет анионитовых фильтров

  1.  Фильтр загружен слабоосновным анионитом АН-31 с
    Ераб = 600-900 г-экв/м3
  2.  Рабочая обменная емкость анионита:

  1.  Необходимый объем:

где: С0 – суммарное содержание сульфатных, хлоридных и нитратных ионов в исходной воде, 1,88 г-экв/м3;

  1.  Необходимая площадь фильтров:

где: α=1,02;

 υ1 =4-30м/ч - расчетная скорость фильтрования;

 T – продолжительность работы каждого фильтра между регенерацией:

где: τробщая производительность регенерации анионита, включая в него взрыхление, обработку регенерационным раствором и отмывку, ч:

Принимаем 3 рабочих и 1 резервный фильтр D=1,0м площадью F=0,78м2.
- условие выполняется.

  1.  Проверяем скорость фильтрования:

- условие выполняется.

Расчет кислотного хозяйства ( регенерация Н-катионитовых фильтров)

В состав кислотного хозяйства, обеспечивающего месячный запас реагента, входят: цистерны-хранилища, мерники для концентрированной серной кислоты, вакуум-насосы и оборудование для подачи рабочего раствора на фильтры (эжектор или насосы).

            1. Расход серной кислоты, кг, на одну регенерацию Н-катионитового фильтра определяют по формуле:

где: f - площадь одного фильтра, 0,8м2;

ан - удельный расход кислоты для регенерации катионита, 140г/г-экв.

           2. Объем цистерн-хранилищ, м3, концентрированной серной кислоты рассчитывают следующим образом:

                  

где:Ск  суммарное содержание катионов в исходной воде=5,05 г-экв/м3;

т - срок хранения запаса кислоты (обычно 30 суток), сут.;

рк - плотность кислоты=1.83 г/см3;

Ск - концентрация серной кислоты, принимается равной 92%.

Полученное значение Wц округляется до величины, кратной емкости железнодорожной цистерны, в которой осуществляется доставка реагента на станцию водоподготовки. Количество и размеры цистерн-хранилищ определяют из расчета грузоподъемности ж/д цистерны, равной 50-60 т, что соответствует объему серной кислоты порядка 15 м3 при ее плотности ≈ 1,8 г/см3.

Принимаем одну цистерну для глубокого обессоливания и  умягчения, что соответствует объему серной кислоты порядка 15 м3.         

            3. Полезная емкость бака-мерника, м3, составляет:

Еполн - паспортная полная обменная емкость катионита в нейтральной среде=1500 г-экв/м3

Принимаем 2 бака - мерника для глубокого обессоливания и  умягчения, объемом по 90 л.  

    4. Емкость бака с водой для взрыхления КУ2 в Н-катионитовом фильтре определяем с учетом возможности последовательного взрыхления катионита в двух фильтрах. Тогда

где wвзр – интенсивность взрыхления катионита, равная 4 л/сек · м2;

      tвзр – продолжительность взрыхления, равная 25 мин.

Принимаем 2 бака  размерами  1,8х1,8х1,5м.

Расчет реагентного хозяйства для регенерации анионитовых фильтров

Для анионитовых фильтров в составе I ступенчатой схемы обессоливания рекомендуется использовать в качестве реагента для регенерации кальцинированную соду, гидрокарбонат натрия или гидроксид натрия.

Расчет расходов на собственные нужды установки по обессоливанию — аналогично, как для установок по глубокому умягчению.

Расход соды  на регенерацию одного фильтра:

где: F – площадь фильтра=0,78м3;

      Н – высота загрузки=1.8 м;

      Ераб – рабочая обменная емкость=679,6 г-зкв/м3;

      ас, ащ – удельный расход соответственно соды и щелочи, г/г-экв.

В состав содового хозяйства входят: бак для растворения  или для приема раствора из контейнеров; цистерна для хранения запаса концентрированного раствора ; расходный бак раствора ; мерник; насосное оборудование.

 1.Объем цистерны-хранилища, м3, концентрированного раствора соды определяют по формуле:

где: q – расход обессоливаемой воды с учетом расхода на собственные нужды установки=24,07 м3/ч;

Асуммарная концентрация анионов, задерживаемых анионитом
г-экв/м
3;

ащ – удельный расход 100%-го Na2CO3 на регенерацию анионита, г/г-экв;

 т – срок хранения запаса раствора Na2CO3 (для бака т принимают равным 1-2);

рщ – плотность раствора Na2CO3, т/м3;

С – концентрация раствора реагента, %.

Значения ащ, т, рщ и С (=110-120,20-40,0.95,95%)соотвесттвенно).

Количество баков – не менее двух. Принимаем 1 цистерну – хранилище с W=15м3.

Суточный расход товарной соды (с содержанием безводного продукта С=80-95 %):

где: N – количество рабочих фильтров.

Объем растворного бака (приготовление 8-12 %-го раствора):

Полученный суточный объем на количество растворных баков (не менее двух) и определяем их размеры в плане (при высоте h=0,5-2 м). Принимаем 1,3x1,3x1,0м

Объем расходного бака соды (приготовления 4%-го раствора):

где: Т – период затворения, ч; Т=3 ч; принимаются два бака. Принимаем 0,66x0,66x0,5м

В случае принятой подачи щелочного раствора на фильтр насосом, производительность последнего:

где  следует принимать 10-12 м/ч;

      Сн и Ср – концентрации насыщенного и разбавленного раствора соды соответственно, %; Ср=4%.

Определение расхода воды на собственные нужды Н-катионитовой  и анионитовой установки

Этот расход воды слагается из следующих величин:

а) расхода воды на промывку (взрыхление) катионитовой загрузки

где: -интенсивность взрыхления  нужды Н-катионитовых фильтров  , 

-интенсивность взрыхления  нужды анионитовых  фильтров  , 

-продолжительность взрыхления нужды Н-катионитовых фильтров 

-продолжительность взрыхления нужды анионитовых  фильтров  

 

б) расхода воды на отмывку катионитовой загрузки от продуктов регенерации

                                         

    

в) расход воды на приготовление раствора соды:

где: n – количество промывок фильтра;

N – количество фильтров;

      СР=95%;

ρР=0,95 - плотность соды.

г) расход воды на приготовление 1-1,5%-го раствора кислоты:

где: СР=1-1,5%;

ρР=1,50-1,83 - плотность серной кислоты.

Расход воды на собственные нужды:

QСН=QСОДЫ+QКИСЛ+QВЗРA+ QВЗРH+ QОТМA+ QОТМH, м3/сут

QСН=32,01+0,7+12,64+9,6+84,24+15,6=154,79 м3/сут

Суммарный расход воды:

Q=QСН+ QПОЛ=154,79+20*24=634,79 м3/сут

Количество добавочной воды:

 

Расчет дегазатора

Удаление свободной углекислоты из воды необходимо при умягчении воды Н-катионированием и при ионитовом способе обессолевания. Для этой цели применяются дегазаторы. Наиболее целесообразны плёночные дегазаторы, загруженные насадкой и оборудованные вентиляторами для принудительной подачи воздуха снизу, т.е. в направлении встречном по отношению к движущейся сверху вниз воде. Насадкой служат керамические кольца Рашига.

1. Содержание углекислоты в подаваемой на дегазацию воде

где: [CO2]исх – содержание свободной углекислоты в исходной воде:

где: [CO2]’исх – содержание свободной углекислоты в исходной воде, [CO2]’исх = 9,41мг/л, при рН = 7.1, табл. 69 [3];

– поправка на солесодержание при определении CO2,  = 1.05, при P = 100мг/л, табл. 70 [3];

– поправка на температуру при определении CO2,  = 1.12, при t = 5oC, табл. 71 [3].

Щ – щелочность исходной воды, Щ = 1мг-экв/л.

2. Площадь поперечного сечения дегазатора

где: Po – плотность орошения на 1 м2 площади дегазатора, принимаем 60 м3/ч;

Диаметр дегазатора 0,8м.

3. Вентилятор дегазатора должен обеспечить подачу удельного расхода воздуха q = 20 м3 на 1 м3 воды:

Необходимый напор, развиваемый вентилятором, определяется с учетом потерь напора в насадке из колец Рашига, которые принимаются 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки (равна 3 м), а также величины прочих потерь напора, составляющих 30…40 мм вод ст.

Суммарная потеря напора составляет

 

где:                                            

       

Расчёт резервуара обессолеванию воды

1. Объем резервуаров чистой воды определяем по формуле:

где: 3 – трехчасовой расход воды.

Принимаем 1 резервуар чистой воды.

2. Объем одного составит:

Принимаем прямоугольный резервуар из сборного железобетона, со следующими типоразмерами:

Высота 2,0 м

Длина 8 м

Ширина4 м

Емкость 65 м3

 2.2.3. Проектирование и расчет сооружений по осветлению, обесцвечиванию             и умягчению реагентныи методом

Построим гипотетическую диаграмму состава воды:

;  ;

;   ;

;            

                                        

2.2.3.1. Расчет коагулянтного хозяйства

Используем известковый метод умягчения.

Условия:

  •  Жост = 0,8 мг-экв/л;
  •  Щост =0,8 мг-экв/л;

Так как выполняется условие: , то дозу извести находим как:

где: содержание углекислоты [1];

Дозы коагулянта при известковом умягчении воды следует определять по формулам:

  1.  По мутности = 25-35мг/л
    1.  мг/л
      1.  

С = =

= =616,60 мг/л  

Принимаем Дк=25,50 мг/л.

Выбираем для осветления и обесцвечивания технологическую схему с вихревым реактором так как .

  1.  Определяем суточный потребный расход коагулянта:

где Qсут сум-суммарный  суточный расчетный расход  определяется

Qсут сум= Q1 сум+ Q2 сум= 634,79+1001,23=1636,02м3/сут=68,1702м3/ч= =1,13602м3/мин= 0,019002м3

рс- содержание безводного продукта в коагулянте,53%

       3.Количество раствора 20%-ой концентрации:

Принимаем три растворных бака в плане 0,81x0,81x0,5.

     4.Расчет баков-хранилищ (на 10-и суточное хранение):

Принимаем три бака-хранилищ в плане (1,66x1,66x1,2).             

5.Предусматриваем перемешивание сжатым воздухом с интенсивньстью

3- 5л/с·м2.

                                  

  1.  Расходные баки (на 3-х часовое хранение):

Принимаем два расходных бака, прямоугольные в плане (0,5x0,5x0,2).     

2.2.3.2. Расчет известкового хозяйства

Расчет баков растворителей

  1.  Суточный расход извести в пересчете на CaO:

  1.  Суточный расход товарной извести (b=78%):

  1.  Количество раствора 10%-ной концентрации, получаемое при растворении определяет объем растворного бака:

Принимаем два бака, квадратные в плане: 1,75x1,75x1,3м.

  1.  Расчет расходных баков 4%-ной концентрации:

Расходные баки рассчитываются на 3 часовое хранение:

Принимаем два бака, квадратные в плане: 1,18x1,18x0,9м. принимаем 1 химический насос для перекачки известкового молока.        

2.2.3.3. Расчет сооружений для реагентного умягчения воды

Расчет вихревого реактора

  1.  Верхняя часть круглая в плане. Площадь верхней части:

;

где: υВ=0,004-0,006м/ч.

Qсут сум= Q1 сум+ Q2 сум= 634,79+1001,23=1636,02м3/сут=68,1702м3/ч= =1,13602м3/мин= 0,019002м3

.

Диаметр  

  1.  Площадь нижней части:

Скорость фильтрования принимаем равную 0,8м/с.

         Диаметр

Расчет промежуточного бака

Объем прмежуточного бака определяем по формуле:

где: 2 – трехминутныйрасход воды.

Принимаем 1 резервуар чистой воды размером 1,5х1,5х1м.

Расчет напорных фильтров

Площадь:

где: υР.Н.=6м/ч – расчетная скорость фильтрования;

n – количество промывок в сутки;

ω1,t1 – первоначальное взрыхление;

ω2,t2водовоздушная промывка;

ω3,t3 – отмывка;

t4 – простой из-за промывки.

Принимаем 2 типовых фильтра высотой 1000мм, диаметром 3000мм с площадью 7,06м2.

Количество фильтров:

Расчет бака подачи контактной массы

Рассчитывается на количество добавляемой контактной массы:

где Ж – удаляемая в реакторе жесткость, мг-экв/л

     q – производительность установки,м3

Объем бака подачи контактной массы:

-плотность контактной массы, равен1кг/м3

Принимаем бак прямоугольной в плане формы h=1 м. с размерами 2,9х1,9

Расчёт бака глубоко умягченной воды

 

Резервуар рассчитывается на полный расход:

Принимаем 2 бака чистой воды.

Принимаем 2 бака с размерами 4,4х4,8х4,8м.

Расчет бака отстойника промывных вод

Рассчитываются на полный расход с учётом собственных нужд станции  на  30-минутное пребывание воды.

Принимаем 1 рабочий резервуар с размерами в плане 5,8×5,8 м и высотой Н=1м.

Расчет резервуара осветленной воды

1. Объем резервуаров чистой воды определяем по формуле:

где: 3 – трехчасовой расход воды.

Принимаем 2 резервуара чистой воды.

2. Объем одного составит:

Принимаем 2 прямоугольных резервуара из сборного железобетона, со следующими типоразмерами:

Высота 2,0 м

Длина 8 м

Ширина4 м

Емкость 65 м3


3. Расчет регулирующей емкости в системе хозяйственно-питьевого противопожарного водоснабжения

Полный объём РЧВ на площадке промпредприятия в системе объединённого хозяйственно-противопожарного водоснабжения:

, м3

где: Wпож.− неприкосновенный запас воды на тушение пожара; рассчитывается из условия тушения расчётного количества одновременных пожаров n в течение всего нормативного времени тушения пожара Tпож.

Тогда:

, м3

, м3

где: Qпож.1 − расход воды на тушение 1-го пожара,принимаем равным 10-15 л/с;

       Тпож =3 ч;

       Wав. − аварийный объём воды, обеспечивающий в течение времени ликвидации аварии на водоводе Тав аварийный расход воды Qав.

В курсовом проекте принимается:

, м3

, м3

где: Qх-п − расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, м3/ч.

Определяются основные размеры РЧВ:

высота НРЧВ, м (НРЧВ=3,5 м);

Площадь:

, м2;

, м2;

Диаметр:

, м.

, м.


4. Разработка компоновочного генплана здания спецводоподготовки и генплана площадки промышленного предприятия со схемой сетей и сооружений водоснабжения

Взаимное расположение отдельных сооружений станции должно быть таково, чтобы обеспечилась минимальная протяженность трубопроводов между ними и чтобы каждый тип сооружений можно было бы вводить в эксплуатацию по очередям и расширять без существенной реконструкции станции в целом, при минимальном выключении из работы действующих сооружений.  

Внутреннюю компоновку помещений станции целесообразно решать так, чтобы вся станция вписывалась в общее здание прямоугольной формы. На станции должны быть четко выделены следующие помещения: реагентное хозяйство; зал осветлителей и отстойников; зал фильтров; подсобное помещение и др.

На небольших станциях отстойные и фильтровальные сооружения обычно располагают в одном зале (ряд фильтров против ряда вихревого реактора). При разделении осветлителей и фильтров их располагают в два ряда с устройством между сооружениями технологического коридора для размещения всех коммуникаций регулирующей и запорной арматуры. В местах же расположения шиберов и задвижек устраивают павильоны управления.

При компоновке комплекса очистных сооружений учитывают необходимые для эксплуатации служебные помещения: дозаторную реагентов, хлораторную, дехлораторную, аммонизаторную и другие вспомогательные сооружения [1]. В здании станции могут быть размещены насосы для промывки фильтров.

Для уменьшения строительных затрат допускается использовать  несущую способность конструктивных элементов основных технологических сооружений. Стены могут опираться на стены отстойников и фильтров, а перекрытия должны поддерживаться колоннами, неразмещенными на конструкциях основных сооружений. Наличие сетки колонн для поддержания перекрытий здания создает затруднения при прокладке многочисленных соединительных трубопроводов внутри помещения станции, поэтому целесообразно использовать типовые унифицированные размеры пролетов промышленных зданий для перекрытия их типовыми конструктивными элементами.

В целях обеспечения бесперебойности водоснабжения на станции предусматриваем систему обводных линий, обеспечивающих возможность подачи воды, минуя некоторые сооружения в случае необходимости, а также возможность отключения отдельных сооружений.

Для станций производительностью от 10 до 100 тыс. м3/сут надлежит предусматривать возможность отключения не более 20% сооружений. Задвижки на обводной линии должны быть опломбированы [1].

Напорные и безнапорные трубопроводы в станциях очистки и напорные трубопроводы на территории станции устраивают из стальных или чугунных труб [1].

В очистных сооружениях с самотечным режимом движения воды высотная схема размещения отдельных элементов должна обеспечивать непрерывное протекание воды от места ее поступления на сооружения до резервуаров чистой воды. Промежуточный подъем воды насосами применять нецелесообразно из технологических соображений и в связи с увеличением эксплуатационных расходов.

Для удобства эксплуатации очистных сооружений необходимо предусматривать возможность планомерного их расширения без прекращения работы.


Заключение

В данном курсовом проекте представлена разработка комплекса водоочистных сооружений для промышленного предприятия с технологической потребностью в воде 1636,02м3/сут. Источником водоснабжения является поверхностный водоём. По данным расчёта были получены следующие сооружения:

  •  блок реагентного хозяйства;
  •  вихревой реактор;
  •  промежуточный бак;
  •  скорый напорный фильтр;
  •  резервуар чистой воды;
  •  бункер с контактной массой
  •  установка для Н-Na-катионирования воды;
  •  ионитовая установка для обессоливания воды;
  •  резервуар умягченной воды.


Литература

  1.  Методические указания для выполнения курсового проекта” Система водоснабжения и водоотведения промышленных предприятий ” для студентов специальности Т19.06.00, Брест, 1998г .
  2.  Шевелев Ф.А,  “Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб”. М.Стройиздат.    1973 г.
  3.  СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение наружной сети и сооружений. М.Стройиздат.1985.
  4.  Москвитин А.С.” Оборудование водопроводно-канализационных сооружений”. М.Стройиздат.1973 г.
  5.  СНиП 2.04.3.85 Канализация . Наружные сети и сооружения. М. Стройиздат 1985 г.
  6.  Яковлев С.В. Карелин Я.А. “Очистка производственных сточных вод” М. Стройиздат. 1985 г.
  7.   В.Ф. Кожинов Очистка питьевой и технической воды. Примеры расчёта. – М.:Стройиздат, 1971-303с.

Рис. 2. Выбор и обоснование методов водоподготовки

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19434. Технологии работы с графической информацией. Растровая и векторная графика. Аппаратные средства ввода и вывода графических изображений 303 KB
  Технологии работы с графической информацией. Растровая и векторная графика. Аппаратные средства ввода и вывода графических изображений. Прикладные программы работы с графикой. Графический редактор. Основные инструменты и режимы работы. Раздел информатики занимающийс...
19435. Табличные базы данных (БД): основные понятия (поле, запись, первичный ключ записи); типы данных. Системы управления базами данных и принципы работы с ними 113.5 KB
  Табличные базы данных БД: основные понятия поле запись первичный ключ записи; типы данных. Системы управления базами данных и принципы работы с ними. Поиск удаление и сортировка данных в БД. Условия поиска логические выражения; порядок и ключи сортировки. Любой из на...
19436. Технология обработки информации в электронных таблицах (ЭТ). Структура электронной таблицы. Типы данных: числа, формулы, текст 212.5 KB
  Технология обработки информации в электронных таблицах ЭТ. Структура электронной таблицы. Типы данных: числа формулы текст. Правила записи формул. Основные встроенные функции. Абсолютные и относительные ссылки. Графическое представление данных. При работе с документ...
19437. Основные принципы организации и функционирования компьютерных сетей. Интернет. Информационные ресурсы и сервисы компьютерных сетей 102 KB
  Основные принципы организации и функционирования компьютерных сетей. Интернет. Информационные ресурсы и сервисы компьютерных сетей: Всемирная паутина файловые архивы интерактивное общение. Назначение и возможности электронной почты. Поиск информации в Интернете. В
19438. Понятие модели. Информационная модель. Виды информационных моделей (на примерах). Реализация информационных моделей на компьютере 930 KB
  Понятие модели. Информационная модель. Виды информационных моделей на примерах. Реализация информационных моделей на компьютере. Пример применения электронной таблицы в качестве инструмента математического моделирования. Человечество в своей деятельности научной ...
19439. Виды гражданских правоотношений 26.5 KB
  Виды гражданских правоотношений Классификация гражданских правоотношений может проводиться по различным основаниям: Абсолютные и относительные правоотношения – выделяют по характеру взаимосвязи управомоченного и обязанного лица; В абсолютном правоотнош...
19440. Понятие и содержание гражданской правоспособности 23 KB
  Понятие и содержание гражданской правоспособности. Правоспособность способность лица иметь гражданские права и нести гражданские обязанности признается в равной мере за всеми гражданами Содержание В соответствии со ст. 18 ГК граждане могут иметь имущество на пра
19441. Понятие и структура дееспособности. Дееспособность малолетних и несовершеннолетних. Эмансипация 26 KB
  Понятие и структура дееспособности. Дееспособность малолетних и несовершеннолетних. Эмансипация. Дееспособность граждан определяется как способность лица своими действиями приобретать и осуществлять гражданские права создавать для себя гражданские обязанности и и
19442. Ограничение дееспособности и признание граждан недееспособными 24.5 KB
  Ограничение дееспособности и признание граждан недееспособными. Гражданин который вследствие психического расстройства не может понимать значения своих действий или руководить ими признается судом недееспособным. В этом случае гражданин не вправе совершать в...