86348

Очистка природных вод

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

В данном курсовом проекте после анализа показателей качества воды в источнике водоснабжения разработана схема очистки воды из озера для питьевого водоснабжения населенного пункта. Произведен расчет основных доз реагентов и установок для их дозирования.

Русский

2015-04-05

1.06 MB

44 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский Государственный Университет

Кафедра общей и инженерной экологии

Очистные сооружения водопровода

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Очистка природных вод»

АС-465.2908.03.12.2005.ПЗ

Выполнил:

студент гр.АС-465

Федоров И.В.

Проверил:

доцент Николаенко Е.В.

Челябинск

2005


Аннотация

Федоров И.В. Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Очистка природных вод» на тему «Очистные сооружения водопровода». – Челябинск: ЮУрГУ, 2005. – 56 c.

В данном курсовом проекте после анализа показателей качества воды в источнике водоснабжения разработана схема очистки воды из озера для питьевого водоснабжения населенного пункта. Произведен расчет основных доз реагентов и установок для их дозирования. Сделан подбор и расчет основных сооружений очистной станции водоподготовки.


Содержание

[1] Введение

[2] 1 Определение производительности очистной станции

[3] 2 Выбор и обоснование технологической схемы очистки воды и состава очистных сооружений

[3.1] 2.1 Составление высотной схемы очистных сооружений

[3.2] 2.2 Основные положения компоновки очистной станции

[4] 3 Расчет сооружений реагентного хозяйства

[4.1] 3.1 Расчет дозы коагулянта

[4.2] 3.2 Расчет дозы флокулянта

[4.3] 3.3 Расчет дозы подщелачивающего реагента

[4.4] 3.4 Расчет основных сооружений реагентного хозяйства

[4.4.1] 3.4.1 Расчет установки для приготовления раствора коагулянта

[4.4.2] 3.4.2 Расчет установки для приготовления раствора флокулянта

[4.4.3] 3.4.3 Расчет воздуходувок и воздухопроводов

[4.4.4] 3.4.4 Подбор насосов-дозаторов реагентов

[4.4.5] 3.4.5 Расчет складов реагента

[5] 4 Расчет основных сооружений очистной станции

[5.1] 4.1 Расчет микрофильтров

[5.2] 4.2 Расчет смесительного устройства

[5.3] 4.3 Расчет камер хлопьеобразования

[5.4] 4.4 Расчет отстойников

[5.5] 4.5 Расчет скорых фильтров

[5.6] 4.6 Расчет пескового хозяйства

[5.7] 4.7 Расчет установки для обеззараживания воды

[5.8] 4.8 Расчет резервуаров чистой воды

[6]

[7] 5 Расчет основных трубопроводов очистной станции

[8] ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[9] Список использованной литературы

[10]
ПРИЛОЖЕНИЕ А

[11]
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

[12]

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка технологической схемы очистки природных вод озера и расчет основных сооружений станции водоочистки отвечающих современному уровню научно-технических достижений в области водоподготовки и обеспечивающих очистку природной воды до требований СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения».

А также реагентного хозяйства: основных доз необходимых реагентов, установок для их дозирования и складов для их хранения. Реагенты необходимы для того, чтобы довести показатели воды источника до требований санитарных норм, и сделать воду пригодной для питьевого водоснабжения.


1 Определение производительности очистной станции

Станция водоподготовки рассчитывается на равномерную работу в течение суток максимального водопотребления, причем предусматривается возможность отключения отдельных сооружений для профилактического осмотра, чистки, текущего и капитального ремонтов (п. 6.7 [1]).

Полная производительность (Qрасч) очистных сооружений водоснабжения слагается из расчетного расхода воды для суток максимального водопотребления (Qmax сут), расхода воды на собственные нужды станции (промывка фильтров, очистка отстойников, камер хлопьеобразования, смесителей, резервуаров чистой воды, продувка осветлителей и др.) и дополнительного расхода воды на пополнение противопожарного запаса (Qдоп):

Qрасч =  Qmax сут + Qдоп,     (1.1)

где – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды станции, принимается согласно [1].

Расход воды для суток максимального водопотребления определяется по формуле:

Qmax сут = Ксут max qmax сутN /1000,    (1.2)

где Ксут max – коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, принимается согласно [1, п. 2.2];

qmax сут – норма расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя, определяется согласно [1, табл.1];

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

м3/сут.

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

,     (1.3)

где n – число одновременных пожаров, определяется по [1];

qпож– расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар, принимается по табл.5 [1];

tпож – продолжительность тушения пожара;

Гпож – время восстановления пожарного объема воды, который должен быть не более: 24 ч – в населенных пунктах и на промышленных предприятиях с производствами по пожарной опасности категорий А, Б, В;

м3/ч;


2 Выбор и обоснование технологической схемы очистки воды и состава очистных сооружений

Метод обработки воды и необходимый для этого состав очистных сооружений устанавливаются в зависимости от производительности и качества воды в источнике, определяемого физико-химическими и бактериологическими показателями и требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Согласно [1, п. 6.9] воды данного источника водоснабжения (озера) являются:

- средней мутности – М = 120 мг/л, что обуславливает количество взвешенных веществ в воде;

- средней цветности – Ц = 800, что определяет содержание гумусовых веществ в воде.

Сочетание необходимых технологических процессов и сооружений составляет технологическую схему улучшения органо-липтических свойств воды (осветление, обесцвечивание, дезодорация), обеспечения эпидемиологической безопасности (обеззараживание) и кондиционирования ее минерального состава (фторирование и обезфторивание, умягчение и т.д.). В данном случае технологическая схема является:

- реагентной, т.к. Ц>500, М>50 мг/л и Q>5000 м3/сут;

- по эффекту осветления – глубокого осветления, поскольку очищенная вода должна соответствовать требованиям качества питьевой воды;

- по числу технологических процессов – двухступенчатая, т. к. здесь выполняются два основных технологических процесса: отстаивание и фильтрование;

- по характеру движения обрабатываемой воды – самотечная (безнапорная). Движение исходной воды по сооружениям осуществляется самотеком. Разность уровней определяет напор, необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений внутри сооружения и в коммуникациях от одного сооружения к другому.

Для вод средней мутности и средней цветности наиболее эффективна двухступенчатая схема очистки воды, т.к. она лучше доводит воду до показателей питьевого качества, чем одноступенчатая. В данном технологическом процессе используются горизонтальные отстойники, т.к. присутствуют резкие колебания температуры обрабатываемой воды [5].

Состав объектов станции очистки воды открытых источников водоснабжения для хозяйственно-питьевых целей, включающих в себя комплекс сооружений, необходимый для осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, зависит от метода обработки ее, т.е. от того, используются коагулянт и другие вещества или процесс ведется без реагентов. Предварительный выбор основных технологических сооружений таких станций может быть произведен на основании рекомендаций табл. 15 [1].

Так как содержание планктона в исходной воде составляет 2550 кл/мл, что больше допустимой нормы в технологической схеме (1000 кл/мл) необходимо предусмотреть установку 2 микрофильтров в здании насосной станции 1-го подъема перед подачей воды на смесители.

Для целей обеззараживания воды и снижения окисляемости при водоподготовке применяется хлорирование: хлор вводится перед микрофильтрами (предварительное) и после скорых фильтров.

Заготовка и дозирование реагентов осуществляется при помощи аппаратуры, размещаемой в реагентном хозяйстве. После смешения реагентов с водой в смесителе она подается в камеру хлопьеобразования, пристроенную к отстойнику.

Привкусы и запахи отсутствуют, поэтому специальной обработки воды не требуется.

Содержание железа и жесткость воды источника не превышают нормативных показателей, а содержание фтора недостаточно, поэтому требуется фторирование.

Приведенный перечень сооружений является примерным, он может изменяться и дополняться при детальной разработке проекта, а также в зависимости от качества воды в источнике и особых требований к очищенной воде потребителей. В этих случаях возможно включение в комплекс сооружений устройств для специальной обработки воды.

2.1 Составление высотной схемы очистных сооружений

При проектировании станции водоочистки в целях уменьшения строительной стоимости необходимо технологические сооружения максимально приспособить к рельефу местности. Для этого составляется высотная схема сооружений, на которой устанавливают положение (отметку) уровней воды в различном оборудовании, применяемом в выбранной технологической схеме. Она представляет собой графическое изображение в профиле сооружений станции с взаимной увязкой высоты их расположения [5].

Составление высотной схемы начинается с наиболее низкорасположенного сооружения – резервуара чистой воды (РЧВ). Отметку наивысшего уровня воды в нем приниматся из экономических и санитарных соображений на 0,5 м выше поверхности земли. Затем, задаваясь потерями напора в оборудовании и соединительных коммуникациях, находятся необходимые отметки уровней воды в отдельных сооружениях [5].

Для предварительного высотного расположения сооружений потери напора принимаются в соответствии с п. 6.219[1],а дальнейшие расчеты уточнят расположение сооружений.

Потери напора в сооружениях и соединительных коммуникациях принимаются следующими:

- на микрофильтрах

0,5 м

- в устройствах ввода реагентов

0,2 м

- в гидравлических смесителях (вихревого типа)

0,5 м

- в гидравлических камерах хлопьеобразования (вихревого типа)

0,4 м

- в отстойниках

0,7 м

- в скорых фильтрах

3,5 м

- в коммуникациях от микрофильтров к смесителям

0,2 м

- в коммуникациях от смесителя к отстойникам

0,4 м

- в коммуникациях от отстойников к скорым фильтрам

0,55 м

- в коммуникациях от скорых фильтров к РЧВ

0,5 м

Найденные отметки уровня воды в каждом отдельном элементе очистных сооружений принимаются как заданные в последующих расчетах.

Ориентировочная высотная схема очистной станции представлена на рисунке А.1 приложения А.

2.2 Основные положения компоновки очистной станции

В процессе проектирования водопроводных очистных сооружений наряду с выбором методов обработки воды, состава и типов отдельных сооружений и оборудования необходимо также подобрать наиболее целесообразное взаимное расположение всех элементов станции на генеральном плане строительной площадки. Компоновка сооружений и оборудования, а также вспомогательных помещений должна предусматривать минимальные капиталовложения в строительство, удобство и экономичность эксплуатации, бесперебойность работы, планомерное расширение при росте водопотребления [5].

Рельеф местности обеспечивает самотечное движение воды по цепи очистных сооружений при условии их наименьшего заглубления и наименьшего объема земляных работ, а также легкий отвод и сброс промывных вод.

Для уменьшения строительных затрат допускается использование несущей способности конструктивных элементов основных технологических сооружений. Стены здания станции могут опираться на стены отстойников и фильтров, а перекрытия должны поддерживаться колоннами, размещенными на конструкциях основных сооружений. Строительство станций обработки воды удешевляется при применении сборного железобетона и стандартного шага пролетов. При компоновке комплекса технологических сооружений учитывают необходимые для эксплуатации служебные помещения, в том числе дозаторную реагентов, две хлораторные, дехлораторную и аммонизаторную, а также подсобные сооружения (гардероб, душевую, санитарный узел и др.). Очень важно правильно расположить по отношению к основным сооружениям помещения peaгентного и пескового хозяйства, а также склады реагентов.

Вокруг площадки очистных сооружений предусмотрена санитарная зона охраны.

На генплане станции очистки воды дано расположение основных сооружений, включая резервуары чистой воды, и ряд вспомогательных сооружений. На генплане нанесены все основные пути и коммуникации – дороги, линии труб.

Горизонтальные отстойники строятся полузаглубленными в землю рядом со зданием фильтровальной станции. Вихревая камера хлопьеобразования конструктивно объединена с горизонтальным отстойником. Скорые фильтры установлены в здании фильтровальной станции на первом этаже. Смесители располагаются в этом же здании на втором этаже.

3 Расчет сооружений реагентного хозяйства

3.1 Расчет дозы коагулянта

- для обработки цветных вод дозу коагулянта Дк, мг/л, в расчете на Al2(SO4)3 (по безводному веществу) найдем по формуле (п. 6.16 [1])

Дк = 4,      (3.1)

где Ц – цветность исходной воды в градусах платиново-кобальтовой шкалы.

Дк = 4 мг/л.

- при обработке мутных вод дозу коагулянта принимается по таблице 16 [1]: для воды мутностью 120 мг/л рекомендуется принять дозу безводного коагулянта 40 мг/л.

Таким образом, принимаем наибольшее из этих значений, т. е. Дк = 40 мг/л.

3.2 Расчет дозы флокулянта

Дозу флокулянта полиакриламида (ПАА) по безводному продукту при вводе его перед отстойниками принимаем по таблице 17 [1]. При мутности 120 мг/л и цветности 80 град она равна 0,4 мг/л.

Флокулянты вводятся в воду после коагулянта.

Для улучшения процесса коагуляции и обесцвечивания воды поверхностных источников, а также для улучшения санитарного состояния очистных сооружений рекомендуется [1] производить предварительное хлорирование. Дозу хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) следует принимать в пределах 3…10 мг/л.

3.3 Расчет дозы подщелачивающего реагента

Доза подщелачивающего реагента Дщ, мг/л, необходимого для улучшения процесса хлопьеобразования, определяется по формуле

Дщ = Кщ к к – Щ0) + 1,    (3.2)

где Кщ – коэффициент, равный для извести (по СаО) 28;

Дк – максимальная доза безводного коагулянта в период подщелачивания, мг/л;

ек – эквивалентная масса безводного коагулянта, мг/мг-экв, принимаемая для Al2(SO4)3 – 57;

Щ0 – минимальная щелочность воды, мг-экв/л.

мг/л.

Отрицательная величина говорит о том, что применение подщелачивающего реагента не требуется.

3.4 Расчет основных сооружений реагентного хозяйства

3.4.1 Расчет установки для приготовления раствора коагулянта

Наиболее широкое распространение получило дозирование реагентов в виде растворов. Это предполагает наличие в составе реагентного хозяйства баков для растворения реагентов, насосов для перекачки и дозирования. Приготовление раствора реагента осуществляется в растворных и расходных баках. Для интенсификации растворения предусматривают механическое перемешивание. Коагулянт вводится непосредственно в смеситель.

1) Необходимое количество коагулянта в виде безводной соли определяется по формуле

    (3.3)

где Q – часовая производительность, м3/ч.

кг/ч

2) Количество воды необходимое для приготовления 15% раствора коагулянта Al2(SO4)3 определяется по формуле

    (3.4)

кг/ч

3) Время приготовления раствора коагулянта принимается равным 10 часам (п.6.22 [1]). Тогда масса коагулянта по безводному продукту, необходимая для непрерывного дозирования за период приготовления раствора, составит

,     (3.5)

где Т – время приготовления раствора, ч.

кг

4) Масса товарного коагулянта (с водой) без примесей, т.е. водного коагулянта (водная соль) определяется по формуле

,     (3.6)

где 666 – молекулярный вес технической соли Al2(SO4)3 18Н2О;

342 – молекулярный вес соли Al2(SO4)3 без воды.

кг

5) Процентное содержание примесей (Р) в товарном продукте определяется по формуле

,

где 102 – вес оксида алюминия Al2O3;

11,5 – чистый вес алюминия.

6) Масса товарного продукта коагулянта с учетом содержания в нем воды и примесей определяется по формуле

    (3.7)

кг

7) Количество воды, содержащейся в товарном продукте определяется по формуле

,     (3.8)

где 324 – молекулярный вес 18Н2О.

кг

8) Масса воды, необходимая для приготовления 15% раствора коагулянта в течении 10 часов определяется по формуле

    (3.9)

кг

9) Количество воды, которое необходимо добавить в растворный бак для приготовления 15% раствора определяется по формуле

    (3.10)

кг

10) Общая масса раствора определяется по формуле

   (3.11)

кг

11) Объем раствора определяется по формуле

,     (3.12)

где  – плотность раствора коагулянта при температуре 200С. Для 15% раствора Al2(SO4)3 = 1,166 кг/л.

м3

Фактический объем растворных баков составит

,    (3.13)

где  – дополнительный объем, м3, равный 15% от рабочего объема.

м3

Наиболее перспективно «мокрое» хранение коагулянта. При «мокром» хранении коагулянта растворные баки одновременно используются и как резервуары-хранилища. Растворные баки рассчитаны на 20-ти суточное хранение коагулянта. Тогда общий объем баков составит

м3

Таким образом, принимаем 8 растворных баков объемом 11,8 м3 с размерами  м и высотой 1,31 м.

Коагулянт забирается из верхней части баков-хранилищ с помощью поплавка и отводится в расходные баки.

12) Объем расходного бака определяется с учетом 10% концентрации раствора в расходном баке

    (3.14)

где  – концентрация раствора в растворном баке, %;

– концентрация раствора в расходном баке, %.

м3

Принимаем 2 расходных бака емкостью 3,5 м3 каждый размерами  м и высотой 2 м.

Растворные баки в нижней части проектируются с наклонными стенками под углом 45° к горизонтали. Для опорожнения баков и сброса осадка предусматриваются трубопроводы диаметром 150 мм.

Днища расходных баков имеют уклон 0,01 к сбросному трубопроводу диаметром 100 мм.

Схема реагентного хозяйства для «мокрого» хранения коагулянта представлена на рисунке Б.1 приложения Б.

3.4.2 Расчет установки для приготовления раствора флокулянта

1) Суточный расход, т/сут, товарного флокулянта определяется по формуле

     (3.15)

где Рс – содержание безводного продукта во флокулянте, %.

т/сут = 8,3 кг/ч

2) Объем, м3, расходных баков определяется по формуле

    (3.16)

где q – расчетный расход воды, м3/ч;

n – время, на которое заготавливается раствор коагулянта, ч;

в – концентрация раствора коагулята в расходных баках принимается, согласно [1, п.6.31];

 плотность раствора коагулянта, равная 1000 кг/м3.

м3

Принимаем 2 расходных бака объемом 8 м3 размерами  ми высотой 2 м.

0,2% раствор ПАА приготавливается в баках с механическими лопастными мешалками с числом оборотов 900 об/мин.

Схема установки для растворения полиакриламида представлена на рисунке Б.2 приложения Б.

3.4.3 Расчет воздуходувок и воздухопроводов

Растворение коагулянта и перемешивание его в баках осуществляется сжатым воздухом с интенсивностью 9 л/(с м2) – для растворения и 4 л/(с м2) –для перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках при помощи воздуходувок.

Расход воздуха для одновременного приготовления раствора в 8 растворных баках определяется по формуле

,     (3.17)

где S – площадь бака, м2;

Iинтенсивность подачи воздуха, л/(с м2);

n – количество баков.

л/с

Расход воздуха для двух расходных баков

л/с

Общий расход воздуха для приготовления коагулянта необходимой концентрации

л/с = 39,6 м3/мин

Для подачи воздуха принимаем 4 рабочих и одну резервную воздуходувки типа ВК-12 производительностью 9,9 м3/мин, давление равно 12 м (0,12 МПа) [3].

Диаметр трубопроводов, мм, определяется по скорости движения воздуха, которая принимается в пределах 10…15 м/с

,    (3.18)

где W – производительность воздуходувки, м3/мин;

Р – давление, развиваемое воздуходувкой, МПа.

м

Потери давления, МПа, по длине в воздухопроводе определяются по формуле

,     (3.19)

где  – коэффициент сопротивления воздуха при 00С принимается по прил. 4[2];

Gвес воздуха, проходящего через воздухопровод в течение часа, кг/ч, определяется по формуле

G=W·60,      (3.20)

кг/ч;

l длина трубопровода, м;

g ускорение свободного падения, м/с2,

плотность воздуха, кг/м3, при 00C принимается по прил. 4[2];

d – диаметр трубопровода, мм.

МПа

Потери давления, МПа, на местные сопротивления определяются по формуле

,     (3.21)

где – коэффициент местного сопротивления.

Для упрощения принимаем местные потери равными 20% от потерь по длине

МПа

3.4.4 Подбор насосов-дозаторов реагентов

Дозирование в обрабатываемую воду растворов реагентов следует производить насосами-дозаторами.

Для надежной работы реагентного хозяйства требуются следующие насосы:

1) Для дозирования раствора коагулянта с расходом в 292 л/ч подбираем 3 насоса-дозатора марки НД-1,0р 100/10 К14А,В производительностью 100 л/ч и давлением нагнетания 10 м.

2) Для дозирования раствора флокулянта с расходом в 329 л/ч подбираем 4 насоса-дозатора марки НД-1,0р 100/10 К14А,В производительностью 100 л/ч и давлением нагнетания 10 м.

3.4.5 Расчет складов реагента

При «мокром» хранении коагулянта расчет складов реагента ведется на площадь резервуаров.

Площадь одного бака составляет 9 м2, тогда площадь склада равняется 72 м2. Принимаем склад с размерами  м.

Полиакриламид хранится в крытых помещениях с температурой не менее 250С.

Склад рассчитывается на хранение 30-суточного запаса флокулянта (п. 6.202 [1]). Этот запас составляет 5976 кг.

Флокулянт хранится в деревянных бочках. Отечественной промышленностью выпускается 8 % гель в бочках вместимостью по 534 кг. Принимаем 12 бочек. Объем каждой бочки составляет 0,53 м3. При высоте бочек 1,5 м площадь склада, занимаемая бочками с флокулянтом, составит с учетом строительного запаса м.

Общая площадь склада составляет 153 м2 с размерами  м.


4 Расчет основных сооружений очистной станции

4.1 Расчет микрофильтров

Микрофильтры устанавливаются для задержания и удаления из воды клеток планктона перед фильтрами с зернистой загрузкой. Применение микрофильтров предусматривается в тех случаях, когда концентрация клеток планктона в природной воде превышает 1000 клеток в 1 мл. В данном примере концентрация клеток планктона составляет 2550 кл/мл.

Необходимо предусмотреть установку 2 микрофильтров производительностью 1200 м3/ч каждый, размеры барабана 3x2,8 м; площадь фильтрации – 13 м2; частота вращения барабана 1,7 об/мин ; размеры установки: длина – 4545 мм, ширина – 2800 мм, высота – 4240 мм; номинальная мощность электродвигателя 3,0 кВт; масса 3,1 т.

Микрофильтры устанавливаются в здании насосной станции второго подъема. [3]

4.2 Расчет смесительного устройства

Смесительные устройства предназначены для быстрого и равномерного распределения реагентов в обрабатываемой воде, что необходимо для нормального течения процесса очистки воды. Для эффективного смешения реагентов с обрабатываемой водой необходимо обеспечить турбулентное движение ее потока.

Рекомендуется применять открытые гидравлические смесители. С учетом анализа производительности станции и метода обработки воды, а также по конструктивным соображениям применяем вихревые (вертикальные) смесители.

Вихревые (вертикальные) смесители применяется на очистных сооружениях как средней, так и большой производительности при условии, что на один смеситель будет приходиться расход воды не более 1200…1500 м3/ч.

Применяем 2 смесителя с расходом 822,65 м3/ч на каждый. Смесители имеют квадратную в плане форму с пирамидальным днищем, с углом между стенками днища 450. Скорость выхода воды из подводящего трубопровода в нижнюю часть принимается в пределах 1…1,2 м/с, скорость восходящего потока воды на уровне водосборного устройства (вверху) смесителя 35 мм/с (126 м/ч), скорость движения воды в конце водосборного лотка принимается равной 0,6 м/с. Резервных смесителей не предусматривается.

Схема вертикального вихревого смесителя представлена на рисунке В.1 приложения В.

В смесителе следует предусматривать переливной трубопровод, а также трубопровод для опорожнения и выпуска осадка.

Расчет смесителя сводится к определению его линейных размеров. Площадь горизонтального сечения, м2, в верхней части смесителя определяется по формуле

,      (4.1)

где q – часовой расход воды, м3/ч;

Vв – скорость движения воды в квадратной части, м/ч.

м2

Для квадратного в плане смесителя, ширина, м, в верхней части составит

     (4.2)

м.

Размеры нижней части смесителя принимаются исходя из размера подводящего трубопровода. По таблицам для гидравлического расчета[4] подбираем подводящий трубопровод для расхода 228,5 л/с диаметром 500 мм, скорость выхода воды 1,09 м/с.

Высота, м, нижней, пирамидальной, части смесителя определяется по формуле

,    (4.3)

где вн – ширина нижней части смесителя, равная диаметру подающего трубопровода, м;

– угол между наклонными стенками днища.

м

Объем, м3, пирамидальной части смесителя определяется по формуле

   (4.4)

м3

Полный объем, м3, смесителя определяется по формуле

,      (4.5)

где t – время пребывания воды в смесителе, не более 2 мин.

м3

Объем, м3, верхней части смесителя определяется по формуле

     (4.6)

м

Высота, м, верхней части составляет

     (4.7)

м

Полная высота, м, смесителя определяется по формуле

     (4.8)

м

Расчёт сборных отводящих лотков смесителя

Площадь, м2, живого сечения лотка определяется по формуле

,     (4.9)

где V – скорость движения воды в лотке 0,6 м/с;

n – число водосборных лотков.

м2

Задаваясь шириной лотка в, находим высоту слоя воды в нем по формуле

    (4.10)

м

Уклон дна лотка принимается равным i = 0,02. Площадь, м2, всех затопленных отверстий в стенках сборных лотков составляет

,     (4.11)

где V0 – скорость движения воды через отверстия, м/с.

м2

Задаваясь размерами одного отверстия f0, находим их количество по формуле

     (4.12)

шт

Расстояние, м, между осями отверстий определяется из соотношения

,      (4.13)

где Рл – внутренний периметр лотка.

м

Отверстия размещаются по боковой поверхности лотка на глубине 110 мм от верхней кромки лотка до оси отверстий.

4.3 Расчет камер хлопьеобразования

Камеры хлопьеобразования предназначены для протекания физико-химических процессов, обуславливающих образование крупных, прочных, быстрооседающих хлопьев гидроксида алюминия с извлекаемыми из воды примесями.

Выбор типа камеры хлопьеобразования зависит от конструкции отстойника. Для устранения разрушения хлопьев в трубопроводах, соединяющих камеру хлопьеобразования с отстойником, следует устраивать их встроенными в отстойники или непосредственно примыкающими к ним. В данных условиях для вод средней мутности и средней цветности с расходом 39,5 тыс. м3/сут целесообразным будет применение горизонтальных отстойников с пристроенными к ним камерами хлопьеобразования вихревого типа.[5]

Вихревая камера хлопьеобразования выполняется в форме усеченного пирамидального резервуара с углом между его стенками 600. Процесс хлопьеобразования в вихревой камере заканчивается значительно быстрее, чем в камерах других типов.

Принимаем 2 рабочих камеры хлопьеобразования с расходом 822,65 м3/ч и одну резервную [1, п.6.62].

Схема вихревой камеры хлопьеобразования представлена на рисунке В.2 приложения В.

Объём камеры хлопьеобразования определяется по формуле

,      (4.14)

где t – время пребывания воды в камере, принимается равным 10 мин [1, п. 6.55].

м3

Скорость восходящего потока Vв на выходе из камеры принимается равной 4 мм/с, на входе воды в камеру Vвх = 1 м/с. Скорость движения воды в трубопроводе от смесителя к камере принимается равной 0,8…1 м/с [1, п.6.55].

Площадь поперечного сечения верхней части камеры определяется по формуле

     (4.15)

м2

Т.к. камера хлопьеобразования пристроена к отстойнику, то из конструктивных соображений принимаем ее прямоугольной формы в плане. Суммарная длина 3 камер принимается равной суммарной ширине 2 отстойников. Соответственно длина одной камеры равна 10 м.

Ширина верхней части определяется по формуле

,      (4.16)

где fв – площадь верхней части камеры, м;

lв – длина верхней части камеры, м.

м

Ширина нижней части камеры принимается равной диаметру распределительного трубопровода и определяется по формуле

   (4.17)

м

Принимаем подводящий и распределительный трубопроводы диаметром 600 мм.

Площадь нижней части в этом случае составит

     (4.18)

м2

Высота пирамидальной части камеры хлопьеобразования при принятом угле конусности составит

    (4.19)

м

Потери напора в вихревой камере хлопьеобразования составляют 0,2…0,3 м на 1 м высоты пирамиды

м

Объём пирамидальной части камеры определяется по формуле

  (4.20)

м3

Объём призматической надставки над конусом определяется по формуле

Wприз = Wк х – Wпир    (4.21)

м3

Высота призматической части камеры определяется по формуле

hпр = Wпр / fв     (4.22)

м.

Расчёт сборных отводящих лотков камеры хлопьеобразования

Вода, прошедшая камеру, собирается сборными желобами с затопленными отверстиями и отводиться в распределительный канал.

Площадь поперечного сечения желоба составляет

    (4.23)

где n – количество желобов, принимаем 9 желобов через 1 м;

Vж – скорость движения воды в желобе, равная 0,1 м/с [1, п.6.58].

м2

Принимаем ширину желоба Вж = 0,4 м, тогда высота желоба составит

hж = fж ж

м

Необходимое количество затопленных отверстий, диаметром, равным 50 мм, определяется по формуле

    (4.24)

где f 0 – площадь одного отверстия, м2;

qсек – расход воды на одну камеру, м3/ч.

отв

Периметр 9 желобов по внутренней стенке составит

м

Шаг оси затопленных отверстий определяется по формуле

    (4.25)

м.

4.4 Расчет отстойников

Отстойники применяются для выделения из осветляемой воды взвешенных веществ перед ее поступлением на вторую ступень осветления – скорые фильтры. Количество взвешенных веществ в воде после отстойников не должно превышать 8…12 мг/л.

При данной производительности станции Q = 39488 м3/сут и мутности исходной воды 120 мг/л запроектируем горизонтальные отстойники. Схема горизонтального отстойника представлена на рисунке В.2 приложения В.

Горизонтальный отстойник имеет прямоугольную форму в плане. По высоте отстойника различают две зоны: осаждения взвеси и накопления и уплотнения осадка. Средняя глубина зоны осаждения принимается 3,0 м. Глубина зоны накопления и уплотнения осадка зависит от средней концентрации взвешенных веществ и продолжительности работы отстойника между двумя чистками.

Суммарная (общая) площадь горизонтальных отстойников в плане составляет

,     (4.26)

где qчас – расчетный расход воды, м3/ч;

Uо – скорость выпадения взвеси, мм/с, принимаемая по табл. 18 [1] с учетом сезонных изменений показателей качества исходной воды;

αоб – коэффициент объёмного использования отстойников, принимаемый равным 1,3 [1, п. 6.67].

м2

Длина отстойников L, м, определяется по формуле [1, п. 6.68]

,      (4.27)

где Hср – средняя высота зоны осаждения, м, принимаемая равной 3 м в зависимости от высотной схемы;

Vср – расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника для вод средней мутности – 8 мм/с.

м

Ширина горизонтального отстойника определяется по формуле

,      (4.28)

где Nр – количество отстойников.

м

Согласно [1, п. 6.68] отстойник должен быть разделен продольными перегородками на самостоятельно действующие секции шириной не более 6 м.

Ширина одной секции определяется следующим образом

,     (4.29)

где n – количество секций в одном отстойнике.

м

При количестве секций менее 6 следует предусматривать одну резервную на каждый отстойник [1, п. 6.68]. Тогда общая ширина отстойника составит 15 м.

Горизонтальные отстойники запроектированы с гидравлической системой смыва осадка с периодическим отключением подачи воды в отстойник.

Объём зоны накопления и уплотнения осадка определяется по формуле

,    (4.30)

где qчас – расчетный расход воды, м3/ч;

Tр – продолжительность работы отстойника между чистками, принимается 96 ч [1, п. 6.65];

Nр – количество рабочих отстойников;

δ – средняя концентрация уплотненного осадка, определяемая по табл. 19 [1], в зависимости от мутности исходной воды, интервалов между сбросом осадка и применяемых реагентов, г/м3;

Mосв – мутность воды, выходящей из отстойника, г/м3, принимаемая 8 г/м3;

Cв – концентрация взвешенных веществ в воде, г/м3, поступающих в отстойник, которая определяется по формуле

,   (4.31)

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

Дк – доза коагулянта по безводному продукту, г/м3;

Кк – коэффициент, принимаемый для очищенного сульфата алюминия равным 0,5;

Ц – цветность исходной воды, град;

Ви – количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, г/м3;

г/м3

м3

Высота отстойника определяется как сумма высот зоны осаждения и зоны накопления осадка с учетом величины превышения строительной высоты над расчетным уровнем воды не менее 0,3 м.

Площадь одного отстойника определяется по формуле

     (4.32)

м2

Средняя высота зоны накопления осадка определяется по формуле

,      (4.33)

где Wос – объем зоны накопления осадка для одного отстойника.

м

Суммарная высота отстойника составит

,    (4.34)

где Hср – высота зоны осаждения, м;

hос – высота зоны наложения осадка, м.

м

Объем одного отстойника определяется по формуле

     (4.35)

м3

Расчет сборной системы для удаления осадка

Сборная система из перфорированных труб укладывается на дно отстойника по его продольной оси и обеспечивает удаление осадка из отстойника в течение 30 мин.

Скорость движения осадка в конце труб должна быть не менее 1 м/с, в отверстиях – 1,5…2 м/с, диаметр отверстия должен быть не менее 25 мм, шаг отверстий – 300…500 мм [1, п. 6.71].

В начале трубы предусматривается отверстие диаметром 15 мм для выпуска воздуха [1, п. 6.71].

Отверстия располагают в шахматном порядке вниз под углом 45° к оси трубы.

Площадь всех отверстий на одной трубе диаметром d для приема осадка определяется по формуле

,    (4.36)

где d – подбирается исходя из количества воды и объёма осадка, сбрасываемого по дырчатой трубе;

Kп – коэффициент перфорации, принимается равным 0,6 [1, п. 6.71].

Для удаления осадка объёмом 261/4 м3 в течение 30 минут, т.е. расход осадка на одну секцию составляет 130,5 м3/ч или 36,25 л/с, по таблицам для гидравлического расчета [4] определяем диаметр трубопровода, он составит 175 мм (с учетом скорости 1,6 м/с).

м2

Количество отверстий на одной трубе определяется по формуле

,      (4.37)

где fо – площадь одного отверстия, м2.

отв.

Шаг оси отверстий, которые, например, размещены в два ряда в шахматном порядке, составит

,     (4.38)

где L – длина отстойника, м.

м

Принимаем конструктивно 80 отверстий через 0,5 м.

Количество воды, сбрасываемой из отстойника вместе с осадком, определяется по формуле

,    (4.39)

где Kр – коэффициент разбавления осадка, принимаемый равным 1,5 при гидравлическом удалении осадка;

Tр – продолжительность работы отстойника между чистками, принимается 4 суток.

Количество осадка, которое необходимо удалить из каждого отстойника за одну чистку определяется по формуле

   (4.40)

т

При гидравлическом удалении осадка продольный уклон дна отстойника принимаем 0,005 [1, п. 6.74].

Расход воды, сбрасываемой по дырчатой трубе, уложенной в каждом коридоре отстойника, определяется по формуле

,      (4.41)

где n – количество продольных коридоров, секций в отстойнике;

Pm – среднее содержание взвешенных веществ в осадке в %, принимается по [1];

t – продолжительность сброса осадка, равная 30 мин.

т/ч

С учетом объемного веса осадка  т/м3 qос составит

м3

Расчет системы удаления осветленной воды

Осветленная вода из отстойника собирается с помощью горизонтально расположенных желобов с затопленными отверстиями.

Площадь отверстий в трубах находится по формуле

F0 = q1 /V0,      (4.42)

где V0 – скорость движения воды в них, которая согласно [1] принимается равной 1 м/с;

q1 – расход воды одного отстойника, м3/с, определяемый по формуле

q1= qчас /Nр      (4.43)

м3

м2

Диаметр отверстий в трубах принимается 25 мм, площадь одного отверстия определяют по формуле

f0 = πd0 /4      (4.44)

м2

Дырчатые трубы для рассредоточенного сбора воды располагаются на участке 2/3 длины отстойника, считая от задней торцевой стенки

      (4.45)

м

Количество дырчатых труб в отстойнике определяют с учетом того, что расстояние между осями труб tтр = 3 м

nтр = l /tтр      (4.46)

труб

Количество отверстий, приходящихся на один отстойник, составит

n0 = F0 /f0 .      (4.47)

шт

Количество отверстий, приходящихся на одну трубу, составит

n1 = n0  / n1 .      (4.48)

шт

Расстояние по оси между отверстиями

l0 = В1 / n1     (4.49)

м

Расчет желоба для отвода осветленной воды

Вода из дырчатых труб поступает в сборные желоба, которые устанавливаются в отстойнике на продольной стенке на 2/3 длины от торцевой стенки. Излив из трубы в сборные желоба должен быть свободным.

Ширину желоба определяют по формуле

,    (4.50)

где К – коэффициент, принимаемый равным для желобов с полукруглым лотком 2;

α – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается равным 1,5;

qж – расход воды на один желоб, м3/с, определяемый по формуле

,   (4.51)

где qрасч – расчетный расход, м3/ч;

Np – количество отстойников;

Nсек – количество секций в отстойнике;

Nж – количество желобов в секции.

м3

м

Площадь одного желоба определяется по формуле

Fж = qж / Vж ,     (4.52)

где Vж – скорость движения воды в желобах, принимается по [1] равной 0,7 м/с.

м2

Высота желоба составляет

Hж = Fж / Вж .     (4.53)

м

Вода из желоба отводится в торцевой сборный карман, скорость движения в котором принимается равной Vсб.к = 1 м/с. Площадь сборного кармана определяется по формуле

Fсб.к = qчас /Vсб.к .     (4.54)

м2  0,5 м2

Принимая ширину сборного кармана Всб.к =1 м, определяется его высота

Нсб.к =Fсб.к / Всб.к .     (4.55)

м

Из сборного кармана вода с помощью труб забирается и подается на скорые фильтры.

4.5 Расчет скорых фильтров

Фильтрование воды является одним из основных методов, позволяющим довести качество природной воды до требований СанПиН на питьевую воду.

Скорые фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ после укрупнения их коагулированием в прочные агрегаты, задерживаемые зернистой загрузкой.

Схема скорого фильтра приведена на рисунке В.3 приложения В.

Загрузка фильтров принимается по данным табл. 21 [1], поддерживающие слои – по табл. 22 [1].

Принимаем к расчету скорые фильтры с однослойной загрузкой из кварцевого песка.

Основные характеристики принятых к расчету скорых фильтров:

1) фильтрующая загрузка (кварцевый песок)

- эквивалентный диаметр зерен 0,8-1 мм;

- коэффициент неоднородности загрузки 1,6-1,8;

- высота слоя 1,4 м;

2) Скорость фильтрования

- при нормальном режиме 6 м/ч;

- при форсированном режиме 7 м/ч;

3) Поддерживающий слой (гравий)

- крупность зерен 2-40 мм;

- высота слоя 0,5 м;

4) Подача промывной воды [1, табл. 23]

- интенсивность 15 л/(с м2);

- продолжительность промывки 6 мин.

Суммарная площадь скорых фильтров определяется по формуле

,  (4.56)

где qпр – удельный расход воды на одну промывку, одного фильтра, м32

,     (4.57)

τ1 – продолжительность промывки равная 0,1 ч;

ω – интенсивность подачи промывной воды, л/(с м2), определяется по табл. 23 [1];

м32;

Qсут – расчетная производительность станции, м3/сут;

Тст – продолжительность работы станции в течение суток, ч;

Vн – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, принимаемая по табл.21 [1];

nпр – число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме эксплуатации, равное 2;

τпр – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой – 0,33 ч [1, п. 6.98].

м2

Количество фильтров на станциях производительностью более 8…10 тыс. м3/сут количество фильтров определяется по формуле

     (4.58)

шт.

При этом скорость фильтрования при форсированном режиме не должна превышать 9,5 м/ч (таблица 21 [1]). Проверим это условие соотношением

   (4.59)

где N1 – количество фильтров, находящихся в ремонте, определяется по [1, п. 6.95];

Vф – скорость фильтрования при форсированном режиме.

м/ч

Площадь одного фильтра составит [1, п. 6.99]

  (4.60)

м2

При этом размеры фильтра в плане составят: L = 6 м, В = 6 м, с боковым карманом для сбора осветленной воды.

Расчет распределительной системы фильтра

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

Количество промывной воды, необходимой для одного фильтра определяется по формуле

,      (4.61)

л/с

Диаметр коллектора Dкол распределительной системы определяется по рекомендуемой скорости входа промывной воды Vкол = 0,8…1,2 м/с [1, п. 6.106].

Для расхода в 540 л/с по таблицам для гидравлического расчета [4] подбираем стальные трубы диаметром 900 мм и скоростью движения воды 0,84 м/с.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстоянии между осями ответвления m (принимается по [1, п. 6.105] m = 0,25 м) и наружном диаметре коллектора Dкол составит

,    (4.62)

где Lф – длина фильтра.

м2

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

    (4.63)

л/с

Диаметр труб ответвлений dотв, принимаем по [4] таким, чтобы скорость движения воды в них не превышала рекомендуемую скорость 1,6…2 м/с [1, п. 6.106]. Подбираем стальные трубы диаметром 75 мм со скоростью движения воды в них 1,77 м/с.

На ответвлениях трубчатого дренажа следует предусматривать при наличии поддерживающих слоев отверстия диаметром 12 мм [1, п. 6.105].

Общая площадь отверстий составляет 0,3 % рабочей площади фильтра, что равняется 0,11 м2 [1, п. 6.105].

Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке под углом 450 к низу от вертикали.

Общее количество ответвлений на каждом фильтре при расстоянии между осями ответвлений lо = 250 мм [1] составит 48 штук по 24 на каждую сторону от коллектора.

Площадь отверстий на каждом ответвлении составит  м2. Тогда количество отверстий на каждом ответвлении составляет

шт.

При длине каждого ответвления

lотв= (LфDкол)/2,     (4.64)

м

шаг оси отверстий на ответвлении должен составлять 150…200 мм по рекомендациям [1,п. 6.105]. Шаг оси составляет 2,55/18 = 150 мм.

Для удаления воздуха из трубопровода, подающего воду на промывку фильтра, в повышенных местах следует предусматривать установку стояков – воздушников диаметром 80 мм с установкой на них запорной арматуры.

На коллекторе фильтра также следует предусматривать стояки – воздушники диаметром 75 мм, а их количество должно быть при площади фильтра до 50 м2 – один [1, п. 6.109].

Расчет устройств для сбора и отвода воды при промывке

Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого сечения, размещаемых над поверхностью фильтрующей загрузки.

Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м [1, п. 6.111]. Принимаем 3 желоба через 1,5 м.

Ширина желоба Вжел определяется по формуле

,    (4.65)

где qжел – расход воды по желобу, м3/с;

αжел – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемается 1,5;

Кжел – коэффициент, принимаемый равным для желобов с полукруглым лотком – 2.

qжел=qпр : nжел ,    (4.66)

где nжел – кол-во желобов, определяется в зависимости от длины фильтра и расстояния между соседними желобами; которое рекомендуется принимать не более 2,2 м.

м3

м

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

Высота прямоугольной части желоба определяется по формуле

hпр=0,75Вжел     (4.67)

м

Полезная высота желоба составит

h = 1,25Вжел     (4.68)

м

Конструктивная высота желоба (с учетом толщины стенки)

hк = h+0,08      (4.69)

м

Скорость движения воды в желобах принимается 1,5…2 м/с [1, п. 6.117].

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов Нж определяется по формуле

,     (4.70)

где Н3 – высота фильтрующего слоя, м;

а3 – относительное расширение фильтрующей загрузки, принимаемое по табл.23 [1], %.

м

Расчет сборного канала

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

При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. Расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала определяется по формуле

,    (4.71)

где qкан – расход воды в канале, м3/с;

Вкан min допустимая ширина канала, принимаемая равной 0,7 м.

м

Скорость движения воды в конце сборного канала при площади поперечного сечения

,      (4.72)

м2

составит

,     (4.73)

м/с,

что более 0,8 м/с.

Определение потерь напора при промывке фильтра

Потери напора слагаются из следующих величин:

– потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра

,    (4.74)

где Vкол скорость движения воды в коллекторе, м/с;

Vр.т. – скорость движения в распределительных трубах, м/с;

α – отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора;

м;

– потери напора в фильтрующем слое высотой Нф по формуле А.И.Егорова

,     (4.75)

где а = 0,76, в = 0,017 – параметры для песка с крупностью зерен 0,5…1 мм;

ω – интенсивность промывки, л/(с·м2);

Нф – высота фильтрующей загрузки, м;

м;

– потери напора в гравийных поддерживающих слоях высотой Нп.с. по формуле проф. В.Т.Турчиновича

    (4.76)

м;

– потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы, определяются по формуле

     (4.77)

м

м.

Подбор насосов для промывки фильтров

Расход воды, который должны подавать насосы, равен расходу промывной воды, Q = 540 л/с = 1944 м3/ч.

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

,     (4.78)

где hг – геометрическая высота подъема воды от дна резервуара чистой воды до верхней кромки желобов над фильтром, определяемая по формуле

,    (4.79)

где Нж – высота кромки желоба над поверхностью фильтра, м;

Нф – высота загрузки фильтра (фильтрующий слой + поддерживающий слой), м;

Нв – глубина воды в резервуаре чистой воды (по схеме), м;

м;

суммарные потери напора, м;

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

м.

Подбираем 3 консольных насоса для подачи промывной воды к скорым фильтрам марки Wilo-NP 150/400V, с частотой вращения 1450 об/мин, производительностью 700 м3/ч и напором 35 м. Для уменьшения напора до расчетного на трубопроводе установлен регулятор давления.

Определение количества промывной воды на промывку фильтра

Продолжительность работы фильтра между двумя промывками определяется по формуле

,    (4.80)

где Т0 – продолжительность фильтроцикла, принимается равным 12 ч;

– время промывки фильтра, равное 0,1 ч;

– время простоя фильтра в связи с промывкой, равное 0,33 ч.

ч

Расход воды на промывку определяется по формуле

   (4.81)

%

Таким образом, 9,3 % от производительности станции идет на промывку скорых фильтров.

4.6 Расчет пескового хозяйства

На территории станции необходимо предусмотреть специальное хозяйство для хранения, дробления, сортировки, промывки и транспортирования фильтрующих материалов. Обычно это заасфальтированная площадка.

Объем песка, загружаемого первоначально в фильтры перед пуском водоочистной станции, определяется по формуле

,     (4.82)

где Fф площадь одного скорого фильтра, Fф = 36 м2;

Na – количество фильтров, равное 9 шт;

hфвысота фильтрующего слоя, равная 1,4 м.

м3

Ежегодная потребность в дополнительном количестве песка составляет 10%, тогда объем дозагрузки составит

    (4.83)

м2

Объем карьерного песка, необходимого для пуска станции водоподготовки составляет 55% песка, приготовленного для загрузки скорых фильтров, что составляет

    (4.84)

м3

Объем карьерного песка для ежегодной дозагрузки составит

    (4.85)

м3

Площадь площадки для складирования песка определяется по формуле

,      (4.86)

где hнасвысота насыпи карьерного песка на площадке, равная 0.5 м.

м2

Принимаем площадку с размерами  м.

Чистый отсортированный песок с крупностью зерен 0,8...1 мм хранится в специальных железобетонных емкостях (расчет которых ведется на 1 год) в цехе скорых фильтров. Высота емкости 2 м, размеры  м.

Отмывка и сортировка песка происходит в классификаторах ТКП-4 производительностью Qк = 5 м3/ч.

Продолжительность работы классификатора перед пуском очистной станции равна

    (4.87)

ч;

перед ежегодной дозагрузкой фильтра

     (4.88)

ч.

Расход воды, который требуется для отмывки песка перед пуском станции

,      (4.89)

где  – потребность классификатора в воде, равная 300 м3/ч.

м3;

перед ежегодной дозагрузкой фильтра

    (4.90)

м3

Расход воды бункером питания перед пуском станции

,      (4.91)

где  принимается 30 м3/ч,

м3

перед ежегодной дозагрузкой фильтра

     (4.92)

м3

Суммарный расход воды установкой пред пуском очистной станции определяется по формуле

    (4.93)

м3

перед ежегодной дозагрузкой фильтра

    (4.94)

м3

4.7 Расчет установки для обеззараживания воды

Обеззараживание воды направлено на улучшение воды в бактериологическом плане.

Для цели обеззараживания воды применяется жидкий хлор.

Хлорирование поверхностной воды осуществляется в два этапа: на начальном этапе очистки хлор вводится перед микрофильтрами для снижения окисляемости воды и поддержания сооружений в надлежащем санитарно-техническом состоянии, а также улучшения процесса коагуляции (первичное хлорирование) и в контактных камерах резервуаров чистой воды для целей обеззараживания (вторичное хлорирование).

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

Расчетный часовой расход хлора составит

   (4.95)

кг/ч

Количество контейнеров-испарителей для обеспечения необходимой производительности станции определяется по формуле

,      (4.96)

где Sисп – средний расход хлора из контейнера, равный 3 кг/ч м2.

шт.

Принимается 3 рабочих испарителя и один резервный.

Производительность хлоратора вначале сооружений

    (4.97)

кг/ч

Подбираем 2 хлоратора АХВ-1000 производительностью 5 кг/ч каждый и один резервный [1, п. 6.152].

Производительность хлоратора после фильтрования составит

    (4.98)

кг/ч

Подбираем 2 хлоратора АХВ-1000 производительностью 2 кг/ч каждый и один резервный той же производительности.

Расход воды, необходимый для обеспечения работы хлоратора определяется по формуле

,      (4.99)

где q0 – норма водопотребления на 1 кг хлора, равная 0,4 м3/кг.

м3

Для хлораторной применяется фильтрованная вода, прошедшая фильтрование на скорых фильтрах.

Хлоропроводы для транспортирования жидкого хлора выполнены из бесшовных стальных труб. Количество хлоропроводов равно двум, один резервный [1, п. 6.153].

Трубопроводы жидкого хлора имеют уклон 0,01 в сторону сосуда с хлором, при этом на хлоропроводе не должно быть мест, в которых возможно образование гидравлического затвора или газовой пробки.

Основной запас хлора хранится на складе, который отделяется от хлораторной глухой стеной без проемов [1, п. 6.147].

4.8 Расчет резервуаров чистой воды

Объем резервуаров чистой воды определяется по формуле

,    (4.100)

где Wрегрегулирующая емкость, м3;

Wн.з.неприкосновенный противопожарный запас воды, м3;

Wстзапас воды на промывку фильтров и другие собственные нужды очистной станции, м3.

м3,

где 4,17% – количество воды, поступающее в резервуары со стороны очистных сооружений;

5% – количество воды, откаченной из резервуара насосной станцией 2-го подъема;

16 ч – время, в течение которого это происходит (с 6 до 22 часов).

Неприкосновенный противопожарный запас воды определяется по формуле

,   (4.101)

где Qпожчасовой расход воды на тушение пожаров;

м3/ч,

Qср.ччасовой расход воды, поступающей в резервуары со стороны очистных сооружений, Qср.ч = 1645,3 м3/ч;

qмакс.чсуммарный расход воды за 3 часа наибольшего водопотребления. В данном примере это суммарный расход воды городом в течении с 8 до 11 часов (5,97, 5,62, 5,62% от суточного).

м3

м3

Расход воды на промывку фильтров определяется по формуле

,     (4.102)

где qnp – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, который равен произведению интенсивности промывки на ее продолжительность, м32;

nпр – количество промывок одного фильтра [1, п. 6,117];

Fф – площадь одного фильтра, м2;

м3

м3

Принимаем 2 резервуара марки РЕ-100М-50 вместимостью 5000 м3 каждый, выполненных по типовому проекту 901-4-62,83 (прил. 4, [6]). Размеры резервуара в плане  м, высота 4,8 м.


5 Расчет основных трубопроводов очистной станции

По таблице предельных расходов [4] для экономического фактора Э = 0,5 подбирается диаметр трубопроводов, соединяющих основные сооружения станции.

Основные трубопроводы на очистной станции рассчитываются на пропуск расхода равного половине производительности станции из условия, что трубопровод должно быть не менее 2 для обеспечения надежности и бесперебойности работы станции. В то же время трубопроводы должны быть рассчитаны на пропуск 70%-го расхода в случае аварии на одном трубопроводе. Расчетные расходы составят

Qрасч = 1645,3 м3/ч = 457 л/с;

Q50 = 457/2 = 228,5 л/с;

Q70 = л/с.

Гидравлический расчет трубопроводов представлен в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Гидравлический расчет трубопроводов

Назначение трубопроводов

Расход воды, л/с

Диаметр, мм

1000i,

мм/м

Расчетная скорость, м/с

Рекомендуемая скорость, м/с

Напорные стальные трубопроводы

1) От насосной станции 1-го подъема к микрофильтрам (2 линии)

228,5

319,9

500

500

3,05

5,92

1,09

1,53

1-1,5

2) Подача промывной воды к микрофильтрам

6,7

80

52,4

1,35

1-1,5

3) Трубопровод подачи промывной воды к скорым фильтрам из РЧВ

540

900

0,91

0,84

1-1,5

4) К растворным бакам реагентного хозяйства

1,12

32

115,9

1,17

1-1,5

5) К расходным бакам реагентного хозяйства

1,7

40

128,4

1,35

1-1,5

Безнапорные трубопроводы

1) От микрофильтров к смесителям

228,5

319,9

500

3,05

5,92

1,09

1,53

0,8-1,5

Продолжение таблицы 5.1

Назначение трубопроводов

Расход воды, л/с

Диаметр, мм

1000i,

мм/м

Расчетная скорость, м/с

Рекомендуемая скорость, м/с

2) Смеситель-камера хлопьеобразования

228,5

319,9

600

1,26

2,36

0,77

1,07

0,7-1,2

3) Отстойник - скорые фильтры

228,5

319,9

50,8

600

600

250

1,26

2,36

5,88

0,77

1,07

0,96

0,8-1,5

4) Скорые фильтры - РЧВ

50,8

228,5

319,9

250

600

600

5,88

1,26

2,36

0,96

0,77

1,07

0,8-1,2

5) Трубопровод отвода промывных вод от микрофильтров

6,9

100

14,2

0,81

0,8-1,5

6) Трубопровод отвода промывных вод от СКФ до резервуара промывных вод

540

900

0,91

0,84

0,8-1,2

7) Трубопровод отвода промывных вод от отстойника к резервуару осадка

39,7

250

3,67

0,74

0,7-1,2


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте в соответствии с исходными данными были выбраны, обоснованы и запроектированы основные сооружения очистной станции водопровода для водоснабжения населенного пункта, источником водоснабжения которого является озеро.

В соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения» вода на выходе с очистных сооружения пригодна для питьевого водоснабжения.

Расчет основных сооружений и необходимых доз реагентов производился в соответствии с требованиями нормативных документов.


Список использованной литературы

1. СНиП 2.04.02-84*.Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/ Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985. – 136 с.

2. Николаенко Е.В., Ходоровская Н.И. Очистка природных вод: Учебное пособие по курсовому проектированию. – Челябинск: ЮУрГУ, 2003. – 60 с.

3. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений/ А.С. Москвитин, Б.А. Москвитин, Г.М.Мирончик, Р.Г.Шапиро; Под ред. А.С. Москвитина. – М.: Стройиздат, 1979. – 430 с., ил. – (Справочник монтажника)

4. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Изд. 5-е, доп. – М.: Стройиздат, 1973. – 112 с.

5. Проектирование и расчет очистных сооружений водопроводов/ Кульский Л.А., Булава М.Н., Гороновский И.Т., Смирнов П.И. Изд. 2-е, перераб. и доп. – Киев: Будiвельник, 1972. – 424 с.

6. Васильев В.И. Водопроводная сеть города: Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования/ Под ред. Ю.И. Сухарева. – Челябинск: ЧГТУ, 1995. – 49 с.

7. Водоснабжение: Проектирование систем и сооружений: Учеб. пособие для вузов по направлению «Строительство»: В 3-х т./ М.Г. Журба, В.В. Ванин, Е.М. Гальперин; Общ. ред. М.Г. Журбы; Гос. науч. центр РФ – НИИ ВОДГЕО, Вологодский гос. техн. Университет. – М.: Вологда: ГНЦ НИИ ВОДГЕО, 2001, т.2: Очистка и кондиционирование природных вод, 2001. – 324 с.


ПРИЛОЖЕНИЕ А


ПРИЛОЖЕНИЕ Б



ПРИЛОЖЕНИЕ В


Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

50

АС-465.2908.03.12.2005.ПЗ

Разраб.

Федоров И.В.

Провер.

Николаенко Е.В.

Н. Контр.

Утверд.

Очистные сооружения водопровода

Стадия

Листов

56

ЮУрГУ

Кафедра

АС-465.03.12.ПЗ

51

Лист

Дата

Подпись

Лист

№ док

Кол.уч

Изм.

АС-465.03.12.ПЗ

44

Лист

Дата

Подпись

Лист

№ док

.

Кол.уч

Изм.

АС-465.03.12.ПЗ

45

Лист

Дата

Подпись

Лист

№ док

Кол.уч

Изм.

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 3

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 5

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 6

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 7

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 8

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 9

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 10

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 11

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 12

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 13

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 14

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 15

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 16

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 17

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 47

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 18

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 19

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 20

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 21

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 22

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 23

АС-465.03.12.ПЗ

АС-465.03.12.ПЗ

PAGE  \* LOWER 24

Лист

Дата

Подпись

Лист

№ док

Кол.уч

Изм.

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 25

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 26

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 27

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 28

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 29

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 30

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 31

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 32

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 33

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 34

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 35

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 36

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 37

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 38

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 39

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 40

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 41

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 42

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 43

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 46

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 48

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 49

АС-465.03.12.ПЗ

Изм.

Кол.уч

Лист

№ док

Подпись

Дата

Лист

PAGE  \* LOWER 50

АС-465.03.12.ПЗ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12599. ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ 3.22 MB
  ИСПЫТАНИЕ НА СЖАТИЕ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ Методические указания к лабораторной работе № 3 по курсу Сопротивление материалов для студентов технических специальностей Астрахань2009 Составили: Денисова Л.М. ст. преп. кафедры Те
12600. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА 288.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ ПРОДОЛЬНОЙ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА Методические указания к лабораторной работе № 6 по курсу Сопротивление материалов для студентов технических специальностей Составили: Миронов А.И. к.т.н. доцент кафедры Теоретическая и прикладная мех
12601. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА СТАЛИ 3.43 MB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА СТАЛИ Методические указания к лабораторной работе № 8 по курсу Сопротивление материалов для студентов технических специальностей Составил: Денисова Л.М. старший преподаватель кафедры Теоретическая и прикладная механика Миро...
12602. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПЛОСКОМ ИЗГИБЕ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ 92 KB
  PAGE 11 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПЛОСКОМ ИЗГИБЕ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ Методические указания к выполнению лабораторной работы № 10 по сопротивлению материалов для студентов механических специальностей Автор – КРУГЛОВ А.А. к.т.н. доц...
12603. ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ 123 KB
  ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ Методические указания к выполнению лабораторной работы № 11 по сопротивлению материалов для студентов механических специальностей Автор – КРУГЛОВ А.А. к.т.н. доцент кафедры Теоретическая
12604. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ ИЗГИБЕ БАЛКИ НА ДВУХ ОПОРАХ 111 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ПРИ ИЗГИБЕ БАЛКИ НА ДВУХ ОПОРАХ Методические указания к лабораторной работе № 12 по курсу Сопротивление материалов для студентов технических специальностей Составил: Гаращенко П.А. д.т.н. профессор кафедры Теоретическая и прик
12605. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ 107 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ КОСОМ ИЗГИБЕ КОНСОЛЬНОЙ БАЛКИ Методические указания к лабораторной работе № 13 по курсу Сопротивление материалов для студентов механических специальностей Составители: Миронов А.И. к.т.н. доцент кафедры Теоретическая и прик
12606. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА В ЗАДЕЛКЕ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМОЙ БАЛКИ 176 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА В ЗАДЕЛКЕ СТАТИЧЕСКИ НЕОПРЕДЕЛИМОЙ БАЛКИ Методические указания к лабораторной работе № 17 по курсу Сопротивление материалов для студентов механических специальностей Составил: Круглов А.А. к.т.н. доц. кафедры Теоретическая и прикладн
12607. ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ПРОДОЛЬНО СЖАТОГО СТЕРЖНЯ 891 KB
  ИССЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ПРОДОЛЬНО СЖАТОГО СТЕРЖНЯ Методические указания к лабораторной работе № 19 по курсу Сопротивление материалов для студентов технических специальностей Составили: Круглов А.А. к.т.н. доцент кафедры Теоретическая ...