Учеба
Разная информация
Наш выбор
Партнеры
  

Опрос
Помог ли вам мой сайт?


Обмен WebMoney WMZ, WMR, WME, WMU, WMB.
Отдадите:
Получите:
{BJ_LINK}
Топ новости


Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине: «Очистка природных вод» на тему: «Расчет и проектирование очистных сооружений природных вод»

Полный текст работы с формулами и таблицами



Министерство образования и науки Российской Федерации
Южно-Уральский государственный Университет
Заочный инженерно-экономический факультет

Кафедра: «Водоснабжение и водоотведение»






Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине: «Очистка природных вод» на тему: «Расчет и проектирование очистных сооружений природных вод»







Руководитель:
Николаенко Е.В.
«___»_____________2010г.


Автор проекта
студент группы ВиВ- 339с


Работа защищена
с оценкой
________________________
«___»______________2010г.



Челябинск
2010г





Содержание

Задание……………………………………………………………………………….....
Анотация………………………………………………………………………………..
Введение………………………………………………………………………………...
1 Определение полной производительности очистных сооружений……………….
2 Выбор метода обработки воды и состава технологических сооружений………...
3 Расчет реагентного хозяйства……………………………………………………….
3.1 Определение дозы коагулянта…………………………………………………….
3.2 Определение дозы флокулянта……………………………………………………
3.3 Определение дозы подщелачивающего реагента………………………………..
4 Расчет оборудования реагентного хозяйства………………………………………
4.1 Расчет смесителя…………………………………………………………………...
4.2 Расчет сборных отводящих лотков смесителя…………………………………...
4.3 Расчет контактного осветлителя…………………………………………………..
4.4 Расчет технологических трубопроводов очистной станции……………………
4.5 Расчет хлораторной установки для обеззараживания природной воды жидким хлором…………………………………………………………………………
5 Заключение…………………………………………………………………………...
6 Список используемой литературы………………………………………………….





Аннотация

Расчет и проектирование
очистных сооружений природной воды.
Челябинск: ЮУрГУ, 2010, 25с.
Библиография литературы-5 наименований,
3 листа чертежей

В данном курсовом проекте рассчитаны и спроектированы очистные сооружения природной воды.
В проекте выбрана технологическая схема очистки природной воды. Рассчитали оборудование реагентного хозяйства, дозы коагулянта, флокулянта, и подщелачивающего реагента, также провели расчет установки обеззараживания природной воды жидким хлором.



Введение

Огромные работы, выполненные в нашей стране, позволили значительно увеличить количество и мощность городских водопроводов. Резко возросла и средняя подача воды на душу населения.
Для обеспечения высокого качества подаваемой питьевой воды городские водопроводы располагают очистными станциями, где исходная вода подвергается обработке. Устраняется мутность и цветность воды и производится ее обеззараживание. В необходимых случаях снижаются жесткость воды и содержание растворенного железа, ликвидируются привкусы и запахи воды и т.д.
Значительные масштабы водоснабжения и все возрастающие требования к качеству подаваемой воды поставили перед наукой и техникой ряд неотложных задач по повышению эффективности действия водопроводных сооружений. Над разрешением этих задач успешно трудятся ученые, инженеры, техники и рабочие-новаторы.
Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение занимает большое и почетное.
Водоснабжение представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению водой различных ее потребителей.
Обеспечение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных эпидемических заболеваний (передаваемых через воду). Подача достаточного количества воды в населенное место позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде требуются громадные ее количества, измеряемые в миллионах кубических метров в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.
Производственные процессы на предприятиях большинства отраслей промышленности также сопровождаются расходованием воды. При этом предприятия некоторых отраслей промышленности и энергохозяйства потребляют количество воды, нередко значительно превосходящее коммунальное водопотребление крупных городов. Некоторые промышленные предприятия предъявляют к качеству потребляемой воды специфические требования, иногда весьма высокие. От количества и качества используемой воды и организации водоснабжения промышленного предприятия в значительной мере зависят качество и себестоимость готовой продукции. Таким образом, правильная организация водоснабжения промышленных предприятий имеет большое экономическое значение.
Комплекс сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, т.е. получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям, называется системой водоснабжения или водопроводом.
При проектировании очистных сооружений природной воды прежде всего должно быть определено, сколько воды и какого качества требуется подавать потребителям. Для решения этой задачи необходимо с возможной полнотой учесть всех возможных потребителей воды и установить их требования к количеству и качеству подаваемой воды



1. Определение полной производительности очистных сооружений

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.
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:
Qдоп = , (1.3)
где n – число одновременных пожаров, определяется по [1]; qпож– расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар, принимается по [1, табл.5]; 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.
Согласно 2.04.02-84*:
=1,4
Ксут.max=1,3
qmax сут=230л/сут
N=150000
n=3шт
qпож=40л/с
Гпож=24ч
t=3ч

Qmax сут = Ксут max ∑qmax сутN /1000=1,3*230*150000|1000=44850м3/сут

Qдоп = =54л/ч=1,296м3/сут

Qрасч =  Qmax сут + Qдоп=1,4*44850+1,296=62791м3/сут




2. Выбор метода обработки воды и состава технологических сооружений

Вопрос о выборе метода обработки воды возникает в тех случаях, когда качество воды в источнике водоснабжения в течение всего года или периодически не соответствует тем требованиям, которые предъявляет к воде ее потребитель.
Выбор метода обработки воды производится путем сопоставления качества воды источника водоснабжения, которое устанавливается на основе данных систематических анализов воды(включая и технологические анализы), с теми требованиями, которые предъявляют к качеству воды ее потребитель(город, завод, ТЭЦ и т.д.).
В практике проектирования нередки случаи, когда для устранения несоответствия между качеством воды в источнике водоснабжения и предъявляемыми к воде требованиями может быть применено несколько методов обработки воды. Тогда путем технико-экономического анализа и сравнения выбирается тот метод обработки воды, который обеспечивает получение воды нужного качества при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах.
Наконец, могут быть случаи, когда качество воды в источнике таково, что обработка ее до требуемого качества обойдется слишком дорого; в этом случае приходится отказываться от использования такой воды и изыскивать другие источники водоснабжения.
Каждый из применяемых в настоящее время методов обработки воды имеет целью изменить в требуемой степени какой-либо показатель качества воды или несколько показателей одновременно. Например, при помощи коагулирования может быть достигнуто одновременно снижение содержание в воде взвешенных частиц, ее обесцвечивание и уменьшение концентрации железа в воде.
Для осветления и обесцвечивания воды, т.е. для удаления из воды взвешенных и коллоидных примесей, обуславливающих ее мутность и цветность, на современных водоочистных станциях используют два основных технологических процесса: осаждение и фильтрование.
При осаждении взвешенные вещества выпадают в осадок.
При фильтровании частицы взвеси задерживаются на поверхности или в порах пористой среды, через которую пропускается очищаемая вода.
Процесс осаждения осуществляется в отстойниках. Процесс фильтрования – на фильтрах.
Для ускорения процессов осаждения и фильтрования и для повышения эффекта осветления и обесцвечивания применяют химическую обработку воду. В связи с этим технология осветления и обесцвечивания дополняется рядом вспомогательных технологических процессов, которые в совокупности называются коагулированием воды.
Коагулирование включает следующие технологические процессы: заготовка и дозирование химических реагентов, смешение реагентов с обрабатываемой водой, коагуляция взвешенных и коллоидных примесей.
Заготовку и дозирование реагентов производят в специальной аппаратуре, размещаемой в реагентном цехе.
Смешение реагентов с обрабатываемой водой происходит в смесительных устройствах.
Процесс коагуляции взвешенных и коллоидных примесей может быть осуществлен как самостоятельная ступень в технологической обработки воды, предшествующая осаждению и фильтрованию. Он может также сочетаться с процессом осаждения или с процессом фильтрования. Как самостоятельная ступень процесс коагуляции осуществляется в камерах хлопьеобразования. В сочетании с осаждением – в осветлителях со взвешенным осадком. В сочетании с фильтрованием - в контактных осветлителях.
Состав очистных сооружений определяют на основе анализов исходной воды и тех требований, которые предъявляются к качеству очищенной воды. При устройстве хозяйственно-питьевого водоснабжения сооружений для очистки воды должны в конечном итоге обеспечить качество воды, отвечающее ГОСТ 2874-54 . В этом случае процесс очистки воды может включать в себя следующие операции:
1) Предварительное отстаивание, когда вода забирается из водоема, представляющего собой естественный отстойник (водохранилище, озеро, пруд);
2) Обработку воды растворами реагентов (обычно сернокислым алюминием, хлорным железом или железным купоросом) с целью коагулирования взвеси, содержащейся в воде; при низком значении щелочности исходной воды, не обеспечивающем нормальное протекание процесса коагуляции, воду искусственно подщелачивают, добавляя в нее щелочь (обычно известь);
3) Смешение реагентов с очищаемой водой в смесителе;
4) Хлопьеобразование, т.е. создание хлопьев коагулянта в камере хлопьеобразования;
5) Осветление воды (осаждение из нее основной массы взвешенных веществ и частично бактерий) в вертикальных или горизонтальных отстойниках либо в осветлителях, работающих по принципу пропуска воды через взвешенный осадок;
6) Фильтрование через скорые песчаные фильтры для окончательного осветления воды и задержания бактерий;
7) Хлорирование – обеззараживание воды до полного уничтожения бактерий хлоргазом, которое производится при помощи приборов – хлораторов, устанавливаемых в отдельных помещениях (хлораторных); хлор вводится в воду или после ее фильтрования, или дважды: перед осветлением воды и после фильтров перед поступлением ее резервуары чистой воды;
8) Аммонизацию – добавку в профильтрованную воду аммиака при помощи аммонизаторов; применяется при наличии в воде привкусов и запахов (особенно хлорфенольных) для их устранения; привкусы и запахи, вызываемые гидробиологическими факторами (водоросли, микрофауна и т.д.), лучше устраняются добавкой порошкообразного активированного угля, вводимого непосредственно перед фильтрами.
Таким образом, очистная станция представляет собой комплекс сооружений, на которых производится ряд последовательных операций по очистке воды.
Выбор состава основных сооружений водоочистной станции питьевого назначения зависит от ее производительности, количества взвешенных частиц в исходной воде и ее цветности.

Таблица1

Условия применения
Производительность

Основные сооружения
Мутность, мг/л
Цветность, град
станции,


исходная вода
очищенная вода
исходная вода
очищенная вода
куб.м/сут


Обработка воды с применением коагулянтов и флокулянтов


1. Скорые фильтры (одноступенчатое фильтрование):

а) напорные


До 30


До 1,5


До 50


До 20


До 5000

б) открытые
« 20
« 1,5
« 50
« 20
« 50000

2. Вертикальные отстойники - скорые фильтры
« 1500
« 1,5
« 120
« 20
« 5000

3. Горизонтальные отстойники - скорые фильтры
« 1500
« 1,5
« 120
« 20
Св. 30000

4. Контактные префильтры - скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование)
« 300
« 1,5
« 120
« 20
Любая

5. Осветлители со взвешенным осадком - скорые фильтры
Не менее 50
до 1500
« 1,5
« 120
« 20
Св. 5000

6. Две ступени отстойников - скорые фильтры
Более 1500
« 1,5
« 120
« 20
Любая

7. Контактные осветлители
До 120
« 1,5
« 120
« 20
«

8. Горизонтальные отстойники и осветлители со взвешенным осадком для частичного осветления воды
« 1500
8 - 15
« 120
« 40
«

9. Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды
« 80
До 10
« 120
« 30
«

10. Радиальные отстойники для предварительного осветления высокомутных вод
Св. 1500
« 250
« 120
« 20
«

11. Трубчатый отстойник и напорный фильтр заводского изготовления (типа «Струя»)

До 1000
« 1,5
« 120
« 20
До 800

Обработка воды без применения коагулянтов и флокулянтов


12. Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды
До 150
30 - 50%
исходной
До 120
Такая же,
как исходная
Любая

13. Радиальные отстойники для частичного осветления воды
Более 1500
30 - 50%
исходной
« 120
То же
«

14. Медленные фильтры с механической или гидравлической регенерацией песка

До 1500
1,5
« 50
До 20
«


Согласно данной таблицы соответствующей 2.04.02-84* за основное сооружение принимаем контактный осветитель.




3.Расчет реагентного хозяйства

3.1 Определение дозы коагулянта

Для ориентировочных расчетов при разработке проекта максимальные и среднегодовые дозы коагулянтов, выпускаемых в настоящее время промышленностью, допускается определять следующим образом:
– доза безводного коагулянта в расчете на Al2(SO4)3 , FeCl3 , Fe2(SO4)3 при обработке мутных вод определяют по [1, табл.16];
–для обработки цветных вод дозу реагента определяют по формуле
Дк = 4 , (3.1)
где Дк – доза коагулянта в расчете на безводный продукт, мг/л; Ц – цветность исходной воды в градусах платиново-кобальтовой шкалы.
Согласно [1, табл.16] безводного коагулянта в расчете на Al2(SO4)3 , FeCl3 , Fe2(SO4)3 при обработке мутных вод равна 30 мг/л .
Дк = 4 =4 =4*10,9=43,8мг/л
При одновременном содержании в воде источника водоснабжения веществ, обусловливающих цветность и мутность, принимается большая из доз.
В данном случае принимаем дозу равную 43,8мг/л .
3.2 Определение дозы флокулянта
Расчетная доза флокулянта при проектировании принимается в зависимости от места его введения следующим образом:
а) доза полиакриламида (ПАА) в пересчете на 100% продукт:
– при вводе перед отстойниками или осветлителями со слоем _звешенного осадка принимается в соответствии с [1, табл.17], а именно 0,1мг/л;
– при вводе перед фильтрами или двухступенчатой очистке – 0,05…0,1 мг/л;
– при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой схеме очистки, а также перед префильтрами – 0,2…0,6 мг/л;
б) доза активированной кремнекислоты (АК) в пересчете на SiO2:
– при вводе перед отстойниками или осветлителями со слоем _звешенного осадка для воды с температурой более 5…70С – 2…3 мг/л, с температурой менее 5..70С – 3…5 мг/л;
– при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке, а также перед префильтрами – 1…3 мг/л;
– при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой схеме очистки, а также перед префильтрами – 1…3 мг/л.
Реагенты попадают в воду так, чтобы очистка воды заканчивалась в проектируемом комплексе оборудования. Поэтому их обычно вводят в начале очистных сооружений и быстро перемешивают со всей массой воды. Исключение составляют реагенты, предназначенные для устранения повторного бактериального загрязнения, защиты трубопроводов от коррозии и т.д. В этом случае реагенты, не содержащие взвешенных веществ и не образующие их при взаимодействии с солевым составом воды, можно вводить в очищенную воду.
Коагулянты подают в воду до ее поступления на очистные сооружения или добавляют в первом же сооружении-смесителе. При этом их смешивают либо со всей массой воды, поступающей на очистку, либо (при небольшом количестве загрязнений) с частью обрабатываемой воды при последующем смешении обоих потоков (концентрированная коагуляция); применяется также предварительно выделенная гидроокись или основные соли. При малом количестве загрязнений в природной воде ввод коагулянтов можно осуществлять периодически.
Флокулянты вводят через 2-4 мин после добавления коагулянта, обычно в конце смесителя или начале камер хлопьеобразования.
Подщелачивающие реагенты (известковое молоко, меловая суспензия), содержащие значительное количество взвешенных веществ, подают воду в те места, куда подают и коагулянты, до и после их добавления в зависимости от принятой на основании исследований технологии очистки воды. Одновременный ввод коагулянтов и подщелачивающих реагентов не рекомендуется.
При вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами - 0,2-0,6 мг/л.
3.3 Определение дозы подщелачивающего реагента
При расчете дозы извести, едкого натра или соды для подщелачивания воды при коагуляции исходят из необходимого повышения щелочности воды. Дозы подщелачивающих реагентов мг/л будут при этом равны:
Дщ=(0,0178ДК – ЩО + 1) К, (3.2)
где, ЩО – щелочность природной воды в мг-экв/л;
1 – избыточная щелочность воды, необходимая для нормального протекания процесса коагуляции;
0,0178 – щелочность воды, расходуемая на реакцию с 1мг/л безводного сернокислого алюминия
К – для извести-28, едкого натра-40, соды-53.
Если величина Дщ получается отрицательной, то подщелачивать воду не нужно.
Дщ=(0,0178*43,8 – 3,5+1)*28=-48,17008
Так как величина Дщ получилась отрицательной, то подщелачивание воды не требуется.





4. Расчет оборудования реагентного хозяйства

4.1 Расчет смесителя

Смесительные устройства предназначены для быстрого и равномерного распределения реагентов в обрабатываемой воде, что необходимо для нормального течения процесса очистки воды. Должна быть предусмотрена возможность последовательного ввода реагентов с соблюдением необходимых интервалов времени между их подачей. Смешение реагентов в воде должно быть закончено в течение 1-2 мин при мокром и не более 3 мин при сухом дозировании реагентов.
Смесительные устройства по принципу их действия могут быть разделены на два основных типа:
- гидравлические, в которых турбулентный поток создается сужениями или дырчатыми перегородками;
- механические, в которых турбулизация потока достигается вращением лопастей или пропеллером электродвигателем.
К рекомендованным для проектирования открытым гидравлическим смесителям относятся дырчатые, перегородочные, коридорные, вихревые и др. Допустимо смешение реагентов с водой в насосах станций первого подъема и трубопроводах.
Механические смесители обеспечивают достаточно быстрое и полное перемешивание реагентов с водой независимо от колебания ее расхода, тогда как гидравлические смесители при расходах меньших расчетных, не обеспечивают удовлетворительного смешения. Однако гидравлические смесители, ввиду простоты конструкции и удобства в эксплуатации, находят широкое распространение на станциях обработки воды. Применение механических смесителей связано с повышенными затратами электроэнергии и требует соответствующего обоснования. Смешение воды с реагентами в насосах, подающих воду на очистные сооружения, можно рассматривать как вариант механического смесителя.
Выбор типа смесителя должен обосновываться конструктивными соображениями и компоновкой технологических сооружений станции с учетом ее производительности и метода обработки воды.
Резервные смесители предусматривать нецелесообразно, рациональнее ограничиться устройством обводных линий.
Смесители открытого типа оборудуют переливами, а также трубопроводами для выпуска воды и осадка в водосток. Высота смесителей и уровень кромки переливов принимаются с учетом дополнительной высоты в сооружениях для приема воды при выключении фильтров на промывку. В случае закрытых смесительных устройств переливные трубы устанавливают в ближайших к ним сооружениях.
При расчете трубопроводов, отводящих воду от смесителя в последующие технологические сооружения, скорость воды в них принимают равной 0,8-1,0 м/сек, время ее пребывания – не более 2 мин.
Для смешения с обрабатываемой водой реагентов в виде суспензий – известкового и угольного молока, каустического магнезита и др. – рекомендуется применение только вихревых смесителей. И них все частицы поддерживаются восходящим потоком воды во взвешенном состоянии и равномерно распределяются во всем потоке обрабатываемой воды.
Подвод воды в вихревой смеситель следует предусматривать сбоку в нижнюю наклонную коническую или пирамидальную часть. 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 0,025 м/с, скорость движения воды в конце водосборного лотка принимается равной 0,6 м/с.
Данный тип смесителя 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.
В смесителе следует предусматривать переливной трубопровод, а также трубопровод для опорожнения и выпуска осадка.
В нашем случае Qрасч=62791 м3/сут или 2616 м3/ч, так как расход одного смесителя не должен превышать 1500м3/ч, то принимаем наличие двух вихревых смесителей и тогда расход каждого из них будет составлять Q = 31395,5 м3/сут или 1308м3/ч
Продолжительность пребывания воды в смесителе принята равной 2 мин, а скорость восходящего потока воды на уровне водосборного устройства (вверху) смесителя 0,025 м/с или 90 м/ч, скорость движения воды в конце водосборного лотка принимается равной 0,6 м/с.
Расчет смесителя сводится к определению его линейных размеров. Площадь горизонтального сечения, м2, в верхней части смесителя
, (4.1)
где q – часовой расход воды с учетом собственных нужд очистной станции, м3/ч; Vв – скорость движения воды в прямоугольной части, м/ч.
q= = 1412,8м3/ч
Fв= =15,7м2
Для квадратного в плане смесителя, ширина, м, в верхней части
. (4.2)
вв= =3,9м
Размеры нижней части смесителя принимаются исходя из размера подводящего трубопровода, диаметр которого принят по скорости движения воды 1…1,2 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.
Вн = d = =444мм
hH=0,5(3,9 – 0,444)2,75=4,8м
Объем, м3, пирамидальной части смесителя определяется по формуле
= = *4,8(15,+0,197+ ) = 28,5м3
Полный объем, м3, смесителя
= =47м3 (4.4)
где t – время пребывания воды в смесителе, не более 2 мин.
Объем, м3, верхней части смесителя
= 47 – 28,5 = 18,5м3 (4.5)
Высота, м, верхней части составляет
= 18,5/15,7 = 1,17м . (4.6)
В результате расчета высота верхней части смесителя должна быть равной 1…1,5 м, если hв получилась меньше 1 м, то необходимо сделать её пересчёт увеличив Vв. Если при повторном расчете величина hв не получится больше 1 м, то данный тип смесителя не подходит для расчетного случая и необходимо принять другой тип смесителя.
Полная высота, м, смесителя определяется по формуле

= 1,17 + 4,8 = 6м (4.7)

Рис. 3. Схема вихревого смесителя:9
1– трубопровод для опорожнения и спуска осадка; 2– трубопровод подачи исходной воды; 3 – трубопроводы подачи реагентов; 4 – отводной трубопровод

4.2 Расчёт сборных отводящих лотков смесителя

Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Скорость движения воды в лотке Vл=0,6 м/сек.
Вода, протекающая по лоткам в направлении бокового кармана, распределяется на два параллельных потока. Поэтому расчетный расход каждого потока будет

qл=qчас:2=1412,8:2=706,4м3/ч (4.8)

Площадь, м2, живого сечения лотка определяется по формуле
= =0,327м2 (4.10)
где V – скорость движения воды в лотке 0,6 м/с.
Задаваясь шириной лотка в=0,27м, находим высоту слоя воды в нем по формуле
= 0,327/0,27=1,21м (4.11)
Уклон дна лотка принимается равным i = 0,02. Площадь, м2, всех затопленных отверстий в стенках сборных лотков составляет
=1412,8/1*3600=0,39м2 (4.12)
где V0 – скорость движения воды через отверстия, м/с.
Отверстия приняты диаметром do=30мм, т.е. площадью fo=0,0071м2.
Отверстия размещаются по боковой поверхности лотка на глубине 110 мм от верхней кромки лотка до оси отверстий.

4.3 Расчет контактного осветлителя

Контактные осветлители, работающие по принципу контактной коагуляции, применяются для одноступенчатой схемы очистки природных вод при любой производительности очистных сооружений для осветления воды с содержанием взвешенных веществ до 120 мг/л и цветностью не выше 120 град.
Фильтрующая загрузка контактных осветлителей устраивается из кварцевого песка и гравийного поддерживающего слоя. В практике водоподготовке применяются и безгравийные загрузки со щелевыми трубчатыми распределительными системами. Крупность зерен песка применяется 0,7…2,0 мм, коэффициент неоднородности 2,5, эквивалентный диаметр зерен 1,3…1,0 мм, высота фильтрующего слоя 2,0…2,3 м [1, табл. 25].
Грязеемкость загрузки контактных осветлителей в 10…12 раз больше, чем грязеемкость скорых фильтров, за счет того, что движение воды происходит снизу вверх и в нижней части осветлителя, где более крупная загрузка, происходит задержание большей части взвешенных веществ. Промывка контактных осветлителей осуществляется током воды снизу вверх. Контактные осветлители работают циклично. Фильтроцикл состоит из трех периодов: фильтрования, промывки загрузки и сброса первого фильтрата. Продолжительность рабочего цикла при расчетной скорости фильтрования должна быть не менее 8 ч.
При расчете контактных осветлителей суммарная площадь фильтрования определяется с учетом времени сброса первого фильтрата:
, (4.13)
где ; τ1 – продолжительность промывки равная 0,1 ч; ω определяется по [1, табл. 26], л/(сּм2); 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 [1, п. 6.130]; nпр – число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме эксплуатации, равное 2 (принимается 1…2 промывки в сутки); qпр – удельный расход воды на одну промывку, одного фильтра, м3/ч; τпр – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой и воздухом – 0,5 ч; τст – продолжительность сброса первого фильтрата, мин, принимается по [1, табл.26].

Fф=897м2
Количество контактных осветлителей определяется по формуле
=15 (4.14)
При этом должно обеспечиваться соотношение
(4.15)
Vф=4*15/(15-1)=4,3
где N1 – количество осветлителей, находящихся в ремонте, определяется по [1, п. 6.95]; Vф – скорость фильтрования при форсированном режиме, м/ч, которая должна быть не более указанной в п. 6.130 [1].
Распределительную систему контактных осветлителей проектируют в соответствии с табл.27 [1]. Расчет трубчатой распределительной системы контактного осветлителя и желобов для сбора и отвода промывной и осветленной воды аналогичен расчету подобных устройств скорых фильтров.
Расчет потерь напора при промывке контактного осветлителя и определение расчетного напора для подачи промывной воды производится аналогично изложенному в разделе 3.9

Площадь одного фильтра должна быть не более 100–120 м2
.

4.3.1 Рассчитаем распределительную систему осветлителя.

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:
, (4.16)
ω – интенсивность промывки, ω = 12 л/(с·м2)
м3/с.
Диаметр коллектора Dкол распределительной системы определяем по рекомендуемой скорости входа промывной воды Vкол = 1,2 м/с [1, п. 6.106].
м.
Принимаем по [5] стандартную трубу диаметром 820×9 мм (Fкол = 0,505 м2).
Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы при расстоянии между осями ответвления m (принимаем m = 0,25 м) и наружном диаметре коллектора Dкол = 820 мм составит:
, (4.17)
где Lф – длина фильтра, Lф = 7,5 м.
м2.
Определим расход промывной воды, поступающей через одно ответвление:
м3/с.
Диаметр труб ответвлений dотв, принимаем по [5] таким, чтобы скорость движения воды в них не превышала рекомендуемую скорость 1,6…2 м/с [1, п. 6.106]:
dотв = 89×3,5 мм при фактической скорости 1,89 м/с.
Общее количество ответвлений на каждом фильтре при расстоянии между осями ответвлений 0,25 м составит:
nотв = Lф /m = 7,5 /0,25 = 30 шт.

Длина каждого ответвления составит:
lотв= Lф – Dкол = 7,5 – 0,82 = 6,68 м.
На ответвлениях трубчатого дренажа, так как имеются поддерживающие слои, предусматриваем отверстия диаметром 12 мм (f0 = 3,14 · (d02 /4)) = 3,14 · (0,012 /4) = 0,000113 м2) [1, п. 6.105].
Общая площадь отверстий должна составить 0,25…0,5 % рабочей площади фильтра [1, п. 6.105]:
fΣ0 = 60 · 0,0025 = 0,15 м2.
Тогда общее количество отверстий на всех ответвлениях составит:
nΣ0 = 0,15 /0,000113 = 1327 шт.
Количество отверстий на одном ответвлении составит:
nΣ0.отв = 1327 /30 = 44 шт.
Отверстия располагаем в два ряда в шахматном порядке под углом 450 к низу от вертикали.
Шаг оси отверстий на ответвлении должен составлять 150…200 мм по рекомендациям [1п. 6.105]:
l0 = 6,68 /44 =0,151 м ≈ 150 мм.
Для удаления воздуха из трубопровода, подающего воду на промывку фильтра, в повышенных местах предусматриваем установку стояков – воздушников диаметром 100 мм с установкой на них запорной арматуры.

4.3.2 Рассчитаем устройства для сбора и отвода воды при промывке осветлителя.

Для сбора и отведения промывной воды предусматриваем ж/б желоба пятиугольного сечения, размещаемых над поверхностью фильтрующей загрузки.
Расстояние между осями соседних желобов принимаем равным 1,8 м [1, п. 6.111]. Тогда количество желобов будет равно:
nжел = Lф /1,8 = 7,5 /1,8 = 4 шт.
Соответственно расход промывной воды по одному желобу составит:
qжел=qпр /nжел = 0,627 /4 = 0,157 м3/с.
Ширина желоба Вжел определяется по формуле:
, (4.18)
где αжел – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаем равным 1,5; Кжел – коэффициент, принимаемый для пятиугольных желобов 2,1.
м.
Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны. Лотки должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.
Высота прямоугольной части желоба равна:
hпр = 0,75 · Вжел = 0,75 ·0,51 = 0,38 м.
Полезная высота желоба равна:
h = 1,25·Вжел = 1,25 · 0,51 = 0,63 м.
Конструктивная высота желоба (с учетом толщины стенки 80 мм):
hж = h + 0,08 = 0,66 + 0,08 = 0,71 м.
Скорость движения воды в желобах принимаем равной 1,8 м/с [1, п. 6.117].
Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов Нж определяется по формуле:
, (4.19)
где Н3 – высота фильтрующего слоя, м, Н3 = 0,8 м ; а3 – относительное расширение фильтрующей загрузки, принимаем по таблице 23 [1], а3 = 45 %.
м.
Расстояние от низа желоба до верха загрузки фильтра должно быть не менее 0,005 м. В данном случае это расстояние равно 0,66 – 0,71 = – 0,05 м, поэтому увеличиваем Нж до 0,76 м. В этом случае расстояние от низа желоба до верха загрузки фильтра будет 0,05 м.

4.3.3 Рассчитаем сборный канал осветлителя.

Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра должна свободно изливается в сборный канал, откуда затем отводится в сток.
При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов. Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее:
, (4.20)
где qкан – расход воды в канале, qкан = 0,627 м3/с; Вкан – минимально допустимая ширина канала, принимаемая равной 0,7 м.
м.
Соответственно площадь сечения канала будет равна:
Fкан = Вкан · Нкан = 0,7 · 0,75 = 0,525 м2.
Скорость движения воды в конце сборного канала не должна быть менее 0,8 м/с:
м/с > 0,8 м/с.
Уровень воды в канале с учетом подпора, создаваемого трубопроводом, отводящим промывную воду, должен быть на 0,2 м ниже дна желоба.
4.3.4 Определим потери напора при промывке фильтра.
Потери напора слагаются из следующих величин:
– потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра:
, (4.21)
где Vкол – скорость движения воды в коллекторе, Vкол = 1,2 м/с; Vр.т. – скорость движения в распределительных трубах, Vр.т. = 1,89 м/с; α – отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора, α = 0,14 /0,505 = 0,277.
Согласно [1, п. 6.105] потери напора в распределительной системе не должны превышать 7 м.
м < 7 м.
– потери напора в фильтрующем слое высотой hф по формуле А.И. Егорова:
, (4.22)
где а = 0,76; в = 0,017 – параметры для песка с крупностью зерен 0,5…1 мм; ω – интенсивность промывки, ω = 12 л/(с·м2); Нф – высота фильтрующей загрузки, Нф = 0,8 м.
м.
– потери напора в гравийных поддерживающих слоях высотой Нп.с. по формуле проф. В.Т. Турчиновича:
; (4.23)
м.
– потери напора в трубопроводе d = 820×10 мм, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы, определяются по формуле:
. (4.24)
где i – удельные потери на 1 метр трубопровода d = 800 мм, равны 0,0102 м при скорости 2,25 м/с, согласно [7], l –длина трубопровода от подающего патрубка промывного насоса до коллектора распределительной системы, l = 150 м.
м.
Таким образом, суммарные потери составляют:

Σh = hр.с + hф + hп.с + hп.т = 1,57 + 0,77 + 0,066 + 1,53 = 3,93 м.

4.4 Расчет технологических трубопроводов очистной станции

Рассчитаем воздухопроводы, предназначенные для подачи воздуха в расходные и растворные баки реагентного хозяйства.
Зная расход и напор воздуха, создаваемый воздуходувкой, определяем диаметр трубопроводов, мм, по скорости движения воздуха V, м/с, которую принимаем равной 12 м/с [4]:
, (4.25)
где W – производительность воздуходувки, м3/с; р – давление, развиваемое воздуходувкой, МПа.
Для воздуходувки ТВ-80-1,6 при производительности 1,38 м3/с и развиваемым давлением 0,8 МПа:
м ≈ 100 мм.

Для воздуходувок ТВ-50-1,6 при производительности 1,62 м3/с и развиваемым давлением 0,8 МПа:
м ≈ 150 мм.
Для воздуходувки ТВ-42-1,4 при производительности 0,694 м3/с и развиваемым давлением 0,47 МПа:
м ≈ 80 мм.


Расчет диаметров остальных технологических трубопроводов сведен в таблице 2.
Таблица 2
Расчет диаметров технологических трубопроводов при принятых допустимых скоростях
Обоз-наче-ние на высот-ной схеме Назначение трубопроводов Кол-во трубо-прово-дов Расчетный внутренний диаметр, мм Факти-ческая скорость, м/с Диаметр трубопро-вода, мм Материал трубопро-вода
В воздухопровод к баку-хранилищу коагулянта 1 106 12 114×4 Сталь Ст1
В воздухопровод к расходному баку коагулянта 1 156 12 168×6 Сталь Ст1
В воздухопровод к расходному баку флокулянта 1 83 12 89×3 Сталь Ст1
В1 Основные трубопроводы подвода исходной воды перед микрофильтрами 3 600 1,17 630×10 Сталь Ст2
В1 Основные трубопроводы подачи исходной воды от микрофильтров к смесителям 3 600 1,17 630×10 Сталь Ст2
В1 Основные трубопроводы подачи исходной воды от смесителей к КХ 3 600 1,17 630×10 Сталь Ст2
В2 Обводные трубопроводы исходной воды микрофильтров, смесителей и КХ 4 800 2 820×10 Сталь Ст2
В1 Основные трубопроводы подачи воды от отстойников к скорым фильтрам 3 600 1,17 630×10 Сталь Ст2
В1 Основные трубопроводы подачи очищенной воды от скорых фильтров в РЧВ 3 600 1,17 630×10 Сталь Ст2
В3 Трубопровод подачи воды для приготовления реагентов 1 26 1,86 32х3 Сталь Ст2
В3 Трубопровод подачи воды в хлораторную 1 15 0,75 20×2,5 Сталь Ст2
В3 Трубопровод подачи воды в бак-хранилище коагулянта 1 20 0,94 25×2,5 Сталь Ст1
В3 Трубопровод подачи воды в расходный и растворный баки коагулянта 1 20 1,12 25×2,5 Сталь Ст1
В3 Трубопровод подачи воды в растворный и расходный баки флокулянта 1 20 0,94 25×2,5 Сталь Ст1
В6 Трубопроводы подачи хлорной воды перед микрофильтрами 3 15 0,69 15×2,5 Полиэтилен
В6 Трубопровод подачи хлорной воды перед РЧВ 1 15 0,707 20×2,5 Полиэтилен
В7 Трубопровод подачи концентрированного коагулянта в расходный бак 1 20 1,23 25×2,5 Полиэтилен
В7 Трубопроводы подачи раствора коагулянта 3 10 0,95 15×2,5 Полиэтилен
В8 Трубопровод подачи концентрированного флокулянта в расходный бак 1 20 1,23 25×2,5 Полиэтилен
В8 Трубопроводы подачи раствора флокулянта 3 8 1 12×2 Полиэтилен
В4 Трубопровод для подвода промывной воды на микрофильтры 1 70 1,35 76×3 Сталь Ст1
В5 Трубопровод для отвода промывной воды с микрофильтра 1 106 0,66 114х4 Сталь Ст1
В4 Трубопровод для подвода промывной воды на скорые фильтры 3 800 1 820×10 Сталь Ст1
В5 Трубопровод для отвода промывной воды со скорых фильтров 3 614 2,1 630×8 Сталь Ст1
В5 Трубопроводы для отвода пульпового осадка из отстойников 19 359 1,86-2 377×9 Сталь Ст1
Х1 Хлоропроводы для подачи хлор-газа в хлораторную 3 70 1,52 80×5 Нерж. сталь
Х2 Хлоропроводы для подачи жидкого хлора в испарители 1 9 0,17 14×2,5 Нерж. сталь

4.5 Расчет хлораторной установки для обеззараживания природной воды жидким хлором

Для воды из рек и водохранилища расчетную дозу хлора надо принимать более высокой, чем при обеззараживании воды, получаемой из подземного источника.
Хлорирование воды производится в два этапа: предварительное дозой в 3 – 5 мг/л при поступлении воды на очистную станцию и 0,75 – 2 мг/л для обеззараживания воды после фильтрования.
Расчетный часовой расход хлора:
для предварительного хлорирования (Дхл=5мг/л) будет равен
кг/ч
для вторичного хлорирования (Дхл=1мг/л)
кг/ч
Общий расход хлора равен 15,7кг/ч или 376,8кг/сутки.
Оптимальный дозы хлора назначают по данным опытной эксплуатации путем пробного хлорирования очищаемой воды.
Производительность хлораторной больше 250кг/сутки, поэтому помещение разделено стеной на две части (собственно хлораторную и аппаратную) с самостоятельными запасными выходами из каждой.
В аппаратной устанавливаются три вакуумных хлоратора производительностью до 10кг/ч с газовым измерителем.
Кроме хлораторов там же ставятся три промежуточных стальных баллона. Они требуются в больших установках для задерживания загрязнений перед поступлением хлоргаза в хлоратор из расходных хлораторных баллонов, устанавливаемых в помещении хлораторной.
Производительность нашей установки 15,7кг/ч. Это вызывает необходимость в большом числе стальных баллонов для хлора:
nбал ,
где Sбал = 0,5-0,7кг/ч – съем хлора с одного баллона в нормальных условиях.
С целью уменьшения числа расходных баллонов в хлораторной устанавливаются стальные бочки диаметром Dбал=0,63м и длиной Lб=1,9м. Такая бочка имеет емкость 550л и вмещает до 780кг хлора. Съем хлора с 1м2 боковой поверхности бочки составляет Sхл=3кг/ч. Боковая поверхность бочки при принятых размерах составит 3,77м2.
Таким образом, съем хлора с одной бочки будет
qб=FбSхл=3,77*3=11,3кг/ч
Для обеспечения подачи хлора в расчетном количестве нужно иметь 15,7:11,3=2 бочки. Чтобы пополнить расход хлора из бочки, его переливают из стандартных баллонов емкостью 55л, создавая разряжение в бочках путем отсоса хлоргаза эжектором.
Это мероприятие позволяет увеличить съем хлора с одного баллона до 5кг/ч и, следовательно, сократить число одновременно действующих расходных баллонов до 15,7:5=4.
Всего за сутки потребуется 376,8:55=7 баллонов с жидким хлором.
В помещении хлораторной должны находиться также резервные баллоны в количестве не менее 50% суточной потребности. Поэтому предусмотрена установка в хлораторной 11 расходных баллонов.
В соответствии со СНиП II-Г.3-62, п.5.160, при суточном расходе хлора более трех баллонов при хлораторной надо предусматривать хранение трехсуточного запаса хлора. В нашем случае на складе должно быть 3*7=21 баллон.
Склад хлора не должен иметь непосредственного сообщения с хлораторной.
Основной запас хлора хранится вне очистной станции на так называемом расходном складе, рассчитанном на одномесячную потребность. Это составит
Nбал= =206 баллонов.
Баллоны доставляются с расходного склада на очистную станцию по мере надобности на автомашинах, электрокарах или другими видами транспорта.




5 Заключение.

В данном курсовом проекте нам удалось подобрать наиболее оптимальную технологическую схему очистки природной воды и оборудование реагентного хозяйства
Мы рассчитали и спроектировали очистные сооружения природной воды. Выбрали и рассчитали смесители и осветлители, рассчитали реагентное хозяйство, определили дозы коагулянта, флокулянта и подщелачивающего реагента.
В результате проделанных операций мы спроектировали очистные сооружения природной воды, которые по своим техническим характеристикам подходят к параметрам исходных данных.





6 Список используемой литературы:

1. Л.А. Кульский, М.Н.Булава, И.Т. Гороновский, П.И. Смирнов «Проектирование и расчет очистных сооружений водопроводов»
2. В.Ф. Кожинов «Очистка питьевой и технической воды»
3. А.А. Кастольский, Д.М. Минц «Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения»
4. СНиП 2.04.02-84*
5. Е.В. Николаенко, Н.И. Ходорковская «Очистка природных вод» учебное пособие по курсовому проектированию.
станциями, Устраняется, увеличить, очистных, запахи, флокулянта, ликвидируются, воды, станции, цветность, Заключение,
Поиск
Партнеры