4.Водопроводные очистные сооружения
Выбор состава очистных сооружений. Составление высотной схемы
Состав основных сооружений станции водоподготовки принят согласно т.15 [1], в зависимости от производительности станции Q = 19367,27 м3/сут, мутности М = 310 мг/л, цветности Ц = принимаются осветлители со слоем взвешенного осадка – скорые фильтры.
Рисунок 4.1 Технологическая схема
реагентное хозяйство
смеситель
осветлители со слоем взвешенного осадка
скорые фильтры
РЧВ
НС II
Рисунок 4.2 Высотная схема
Таблица 4.1
№ |
Трубопровод |
Расчетная скорость,м/с |
Диаметр, мм |
1 |
От НС I к смесителю |
1,1 |
400 |
2 |
От смесителя к осветлителям |
0,9 |
600 |
3 |
От осветлителей к фильтрам |
0,9 |
600 |
4 |
От фильтров до РЧВ |
1,2 |
500 |
5 |
Трубопровод подачи промывной воды к фильтрам |
1,7 |
600 |
Реагентное хозяйство
Для повышения эффекта осветления и обесцвечивания природной воды вводят коагулянт – сернокислый алюминий. Доза коагулянта назначается по т. 16[1] в зависимости от мутности исходной воды. При мутности 310 мг/л доза коагулянта составит 40,5 мг/л. При высоком содержании веществ, обуславливающих цветность природной воды, дозу коагулянта определяют по формуле:
где – цветность природных вод.
При одновременном наличии окрашивающих и взвешенных веществ принимается наибольшая доза. Соответственно принято .
Доза товарного продукта:
где – содержание активного безводного продукта в техническом.
Принято мокрое хранение коагулянта по схеме: растворно - хранилищные и расходные баки.
Суточный расход коагулянта определяется по формуле:
где – производительность станции.
Количество коагулянта необходимое на расчетный срок хранения:
где – расчетный срок хранения.
Объем растворно-хранилищных баков для всего коагулянта в виде 18% раствора составит:
Принято 4 растворно-хранилищных бака с размерами: 5400x4400x2000.
Из растворно-хранилищных баков коагулянт перекачивается насосом в расходный бак, производительность насоса для перекачки составит:
(3.5)
где – продолжительность работы насоса для перекачки 18% раствора в расходный бак.
В соответствии с полученным расходом по [5] принят насос марки 2Х-9Д-1-41 с размерами: Принят 1 рабочий и 1 резервный насос.
Объем расходного бака, рассчитываемого на 12 часов, составляет:
где – концентрация раствора в растворно-хранилищном баке;
–концентрация раствора в расходном баке.
Принято 2 расходных бака со следующими размерами: 2000x2000x1500.
Производительность насоса-дозатора определяется по формуле:
Принят по [11] насос-дозатор типа 6НД-1200/6 с размерами: 875x319x672.Принят 1 рабочий и 1 резервный насос.
Необходимый расход воздуха для перемешивания и растворения коагулянта принимают исходя из интенсивности подачи воздуха. В соответствии с п.6.23 [1] принимаем интенсивность подачи воздуха в растворно-хранилищный бак 10 л/с*м2, в расходный бак – 5 л/с*м2.
Расход воздуха составит:
где – площадь баков,м2;
–интенсивность подачи воздуха, л/(с·м2);
–число баков.
Для растворно-хранилищных баков:
Для расходных баков:
Общий расход воздуха составляет:
Для подачи воздуха принята воздуходувка ТВ-50-1,9 со следующими размерами: 3130x1550x1580. Принята 1 рабочая и 1 резервная воздуходувка.
Подготовка других реагентов
Потребность в подщелачивании воды при коагулировании устанавливается с помощью формулы:
где - эквивалентный вес извести;
- требуемое количество извести на 1 мг;
–минимальная щёлочность исходной воды;
–избыток щелочи для обеспечения полноты реакции.
Т.к. получается отрицательным, то подщелачивание воды не требуется.
Для интенсификации процесса коагуляции принимаем обработку воды флокулянтом (полиакриламидом). Для растворения ПАА принимаем установку УРП-2. Доза ПАА, согласно п.6.17. [1], составляет 0,36 мг/л. Суточная потребность ПАА составляет:
Смеситель
Так как производительность станции 20335,64 м3/сут, то принимаем дырчатый смеситель, который необходим для полного и быстрого распределения реагентов в обрабатываемой воде.
Сечение лотка смесителя:
, м2
где vл– скорость движения воды в лотке;
Определим ширину лотка при высоте слоя воды в конце смесителя 0,5м:
м
Число отверстий в каждой перегородке определим:
где - скорость движения воды в отверстиях перегородок;
–диаметр отверстий.
Потери напора в отверстиях перегородок составят:
где - число перегородок;
- коэффициент расхода, принятый в зависимости от отношения диаметра отверстий к толщине перегородки.
Перепад уровня в каждой перегородке составит:
Площадь отверстий приходящихся на каждую перегородку:
м2
Суммарная площадь отверстий составляет 30% рабочей площади перегородки, тогда минимальная площадь перегородки равна:
Ширина самого смесителя равна:
Количество рядов отверстий по вертикали:
Количество отверстий в горизонтальном ряду:
Расстояния между осями отверстий по горизонтали одинаковы для всех перегородок и составят:
Расстояния между перегородками по длине смесителя приняты равными ширине смесителя .
Расстояние между рядами по вертикали для третьей перегородки:
Расстояние между рядами по вертикали для второй перегородки:
Расстояние между рядами по вертикали для первой перегородки:
Осветлители со слоем взвешенного осадка
Площадь осветлителя определим по формуле:
где - площадь зоны осветления,м2;
-площадь осадкоуплотнения, м2;
- скорость восходящего потока воды над слоем взвешенного осадка в зоне осветления, принято по табл.20 [1];
- коэффициент распределения воды между зоной осветления и осадкоуплотнителем, принято по табл.20 [1];
- коэффициент снижения скорости восходящего потока в осадкоуплотнителе;
Принято 6 осветлителей.
Площадь одного коридора будет равна:
Площадь осадкоуплотнителя:
Ширина коридора b принята 2,6 м (по размеру балки), тогда длина коридора будет равна:
Ширина осадкоуплотнителя:
Водораспределительный дырчатый коллектор
Коллектор расположен в нижней части коридоров, его расход составит:
По таблицам [6] подобраны диаметры коллектора в скоростных пределах 0,4-0,6м/с. Коллектор телескопической формы из трех трубопроводов различного диаметра:
- для первой части коллектора:
- для второй части коллектора:
- для третьей части коллектора:
Длина каждого участка коллектора:
Скорость выхода из отверстий в пределах 1,5-2м/с, принято 2 м/с.
Тогда площадь отверстий распределительного коллектора составит:
Принят диаметр отверстий 20мм, площадь одного – 3,14 см2.
Количество отверстий в каждом коллекторе:
Отверстия размещены в два ряда в шахматном порядке, направлены вниз под углом 45º.
Расстояние между осями отверстий в каждом ряду:
Желоба
Сбор осветленной воды в осветлителе осуществляют при помощи желобов с затопленными отверстиями.
Расход воды на каждый желоб:
Ширина желоба определится:
Высота желоба в начале его по ходу воды:
И в конце:
Площадь отверстий в стенке желоба равна:
м2
где - коэффициент расхода;
- разность уровней воды в осветлителе и в желобе;
Количество отверстий будет равно:
Осадкоприемные окна
Площадь их определим по общему расходу воды поступающей в осветлитель вместе с осадком:
Для одной стороны:
Площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуплотнителя будет:
где - скорость движения воды с осадком в окнах;
Принято, что высота окон h=0,2м.
Общая длина осадкоприемных окон:
Принято 10 окон с размерами 245x200мм.
Шаг оси окон:
Расстояние между двумя соседними окнами:
Дырчатые трубы для сбора воды
Дырчатые трубы для сбора и отвода воды из зоны отделения размещены так, что верхняя образующая ниже уровня воды в осветлителе на 0,3м и выше верха осадкоприемных окон на 1,5м.
Расход воды через каждую сборную дырчатую трубу:
где - потеря воды при сбросе осадка,м3/ч;
Для определения необходимо определить максимальную концентрацию взвешенных веществ, поступающих в осветлитель:
где - мутность исходной воды;
- для неочищенного сернокислого алюминия;
- доза коагулянта в пересчете на безводный продукт;
- цветность исходной воды;
- количество взвешенных нерастворимых веществ, вносимых с известью;
Средняя концентрация осадка:
Продолжительность уплотнения:
Потеря воды при сбросе осадка:
где - коэффициент разбавления осадка;
- количество взвеси после обработки;
Скорость движения воды в устье сборной трубы должна быть не более 0,5м/с.
Принято: .
Скорость движения в отверстиях трубы равна 1,5 м/с, тогда площадь отверстий определится по формуле:
Принят диаметр отверстий 15 мм, площадь одного – 1,77 см2.
Количество отверстий:
Шаг отверстий:
Фактическая скорость входа воды в отверстие:
(>1,5м/с)
Зона накопления осадка
Объем зоны накопления осадка равен:
При опорожнении за 0,25 ч через каждую осадкосборную трубу пройдет расход:
Скорость движения воды в трубе должна быть не менее 1 м/с.
Принято: .
При скорости движения в отверстиях равной 3 м/с площадь отверстий:
Принят диаметр отверстий 20 мм, площадь одного – 3,14 см2.
Количество отверстий:
Шаг отверстий:
Высота осветлителя
Общая высота осветлителя состоит из:
- высоты слоя взвешенного осадка принято 2,0 м;