3. Рекомендации по реконструкции водоотводящих сетей

В основу курсовой работы по данной тематике следует положить свой предыдущий проект по проектированию водоотводящих сетей. Внести изменения в застройку (по согласованию с преподавателем). В расчётных таблицах [9; 11 рис. 1.2] изменить параметры нормы водоотведения и плотности населения. Автоматически (если не сбиты параметры программирования ячеек) осуществится перерасчёт параметров, зависящих от этих величин. В первую очередь это касается средних расходов с кварталов, а следовательно, изменятся и расчётные расходы на участках сети [11, рис. 1.5], что потребует сделать перерасчёт гидравлических параметров сети [4; 9;11, рис. 1.5, рис. 1.7]. На этом этапе выясняется потребность в замене диаметра того или иного участка сети. Все расчётные таблицы приводятся в пояснительной записке. Указываются новые участки, а также сравнение параметров на участках с внесёнными изменениями.

Целесообразно рассмотреть способ реконструкции сети. После обоснования, либо прокладывается новая линия, либо осуществляется бестраншейная замена труб.

В выводах отмечаются краткие и чёткие итоги:

- в чём заключается реконструкция водоотводящих сетей;

- какие параметры сети изменились;

- как реализовывается проект реконструкции;

- возможно указать затраты и другие экономические показатели проекта.

К курсовой работе прикладывается план города с изменениями застройки, изменениями параметров водоотводящей сети, профиль сети с новыми параметрами.

4. Рекомендации по реконструкции элементов станции очистки сточных вод (или водоподготовки)

Разрабатывая проект реконструкции сооружения, следует выполнить:

- обоснование необходимости применения новых более совершенных конструктивных элементов [20];

- провести патентный поиск для выбора оптимального решения;

- выполнить описание подобранной конструкции или технологии;

- рассчитать выбранную конструкцию для своих параметров и концентрации загрязнений после этих конструкций;

- подобрать строительные материалы для реализации конструкции;

- сделать выводы о результатах принятых решений.

Студент знакомится с патентной документацией, являющейся наиболее полным; и систематизированным собранием сведений о существующих научно-технических достижениях в области санитарной техники, очистки природных и сточных вод.

Например, по запросу «очистка питьевой воды» получен следующий патент:

Способ сорбционной очистки питьевой воды от железа (RU 2100282):

Авторы патента: Рысьев О.А. Чечевичкин В.Н. Вледельцы патента: Товарищество с ограниченной ответственностью "Фильтры ММ" http://www.findpatent.ru/patent/210/2100282.html © FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2015

C02F1/64 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

C02F1/28 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Использование: очистка питьевой воды от железа природными сорбентами. Сущность изобретения: последовательно осуществляют фильтрование через два слоя измельченных минералов: сначала через минерал гематит, а затем - чрез минерал цеолит. Размер частиц сорбентов составляет 2 - 5 мм. Расход воды 1,2 - 1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36 - 45 и равном массовом соотношении сорбентов. Способ обеспечивает обезжелезивание воды в кислой области значения pH в интервале 3,0 - 6,0. 1 табл.

Изобретение относится к очистке питьевой воды от железа природными минеральными сорбентами.

Известен способ удаления железа на подземных вод с использованием вакуумно-эжекционного аппарата для окисления двухвалентного железа до трехвалентного с дальнейшим фильтрованием через зернистую загрузку Однако в этом способе выпадение твердой фазы (гидроокиси железа) происходит в гомогенном растворе, в результате чего образуется взвесь твердых частиц гидроокиси железа III крайне малых размеров, которые не укрупняются и весьма неэффективно фильтруются в дальнейшем зернистой загрузкой. В результате этого вода, содержащая эту мелкую взвесь ("рыжая вода"), может быть эффективно очищена только путем длительного отстаивания в емкостях отстойниках или с применением специальных фильтров (типа полипропиленовых и др.) Наиболее близким к предлагаемому является способ ее сорбционной очистки питьевой воды включающий последовательное фильтрование через измельченных магнетитовый кварцит и дробленый цеолит при расходе воды 1,2 1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36 45 и равном массовом соотношении сорбентов.

Этот способ может применяться для доочистки питьевой воды от железа, однако недостатком его является незначительный диапазон исходной обезжелезиваемой воды по значению кислотности, т.е. величине водородного показателя pH.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в известном способе сорбционной очистки питьевой воды, включающем последовательное фильтрование через два слоя измельченных минералов, второй из которых цеолит, причем фильтрование ведут при расходе воды 1,2 1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36 45 и равном массовом соотношении сорбентов, новым является то, что в качестве первого минерала используют минерал гематит.

Задача изобретения создание высокоэффективного способа сорбционной очистки питьевой воды от железа.

Технический результат, достигаемый при этом, состоит в расширении диапазона исходной обезжелезиваемой воды по значению кислотности.

В таблице представлены результаты исследований эффективности обезжелезивания исходной воды, содержащей железа II в растворе на минеральных загрузках из гематита и магнетитового кварцита (размер зерен минеральной загрузки и высота слоя загрузки в обоих случаях одинаковы).

Из табл. 4.1 видно, что загрузка из гематита эффективно обезжелезивает воду в кислой области значений pH в интервале 6,0 3,0, причем эффективность обезжелезивания на протяжении этого интервала практически постоянна. Загрузка же из магнетитового кварцита, уже начиная с pH5,0, теряет эффективность по обезжелезиванию, которая с уменьшением значения pH (увеличением кислотности) ухудшается. Этот эффект можно объяснить большой химической стойкостью в кислой среде гематитового минерала по сравнению с известным магнетитовым кварцитом.

Способ сорбционной очистки питьевой воды от железа осуществляют следующим образом.

Очищаемую воду последовательно пропускают через два слоя измельченных минералов. Размер частиц используемых сорбентов составляет 2 5 мм. В качестве первого сорбента используют минерал гематит, в качестве второго - минерал цеолит. Расход устанавливают 1,2 1,5 л/мин, при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36 45 и равном массовом соотношении сорбентов.

Устройство для осуществления способа представляет собой, например, фильтр, состоящий из двух спаренных корпусов цилиндрической формы и соединительных шлангов. Первый корпус заполнен измельченным гематитом, а второй шунгитом. Перед работой фильтра один из шлангов надевают на водопроводный кран, через второй шланг очищенная вода поступает потребителю. Оптимизация расходных характеристик работы фильтра (расход воды 1,2 1,5 л/мин отношение объемов сорбентов к часовому объему воды 1:36 45, равное массовое соотношение сорбентов) была проведена исходя из обязательности соблюдения требований ГОСТ 2874-82 для профильтрованной воды.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность сорбционной очистки питьевой воды от железа.

Формула изобретения

Способ сорбционной очистки питьевой воды, включающий последовательное фильтрование через два слоя измельченных минералов, второй из которых - цеолит, причем фильтрование ведут при расходе воды 1,2 1,5 л/мин, при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1 36 45 и при равном массовом соотношении сорбентов, отличающийся тем, что в качестве первого сорбента используют минерал гематит.

http://www.findpatent.ru/patent/210/2100282.html © FindPatent.ru - патентный поиск, 2012-2015

В курсовом проекте следует сделать вывод об общем техническом уровне данной проблемы, дать оценку изобретений с точки зрения использования при разработке курсового проекта: усовершенствование принятой конструкции, улучшение технических характеристик объекта по сравнению с существующими характеристиками, сокращение времени очистки и повышения качества очистки воды.

Например, в качестве отстойных элементов всё чаще используют разного рода конструкции тонкослойных модулей (как в водоподготовке, так и очистке сточных вод). Следует сделать расчёты параметров конструкции руководствуясь пособиями к СНиПам [23, 24] или учебным пособиям [3, 8].

Другой пример, песколовка с круговым движением воды по патенту № 2174858. Для этого открывается электронный адрес http://www.findpatent.ru, и в графе Поиск патента по номеру вбивается известный номер, нажимается клавиша «найти». В результате открывается данный патент (см. рис. 4.2).

Из текста анализируется и выбирается информация о преимуществах новой конструкции и обосновывается решение по реконструкции ёмкости.

В пособии [3, рис. 4.28 и п. 4.3.7] приведены схемы конструкции горизонтальной песколовки с круговым движением воды и метод расчёта полочных модулей.

Первый блок тонкослойных модулей можно располагать за жалюзийным распределительным устройством на расстоянии не ближе 1 м. Второй блок – на половине средней длины проточной зоны, L_ср.=πД_ср./2, и третий блок – в конце кольцевого лотка за 1 – 1,5 м до водослива с тонкой стенкой.

После выполнения расчётов в пояснительной записке к проекту следует сделать выводы по изменению технологических параметров песколовок, пересчитать концентрации задержанных и поступающих на последующие сооружения взвешенных веществ и БПК; количество задержанного песка и оценить изменение режима работы сооружений по его подсушиванию.

В выводе указать какие параметры концентраций и объёмов песка были и во сколько раз изменились, как это повлияет на эксплуатацию последующих сооружений (например, может измениться потребность в отстойниках).

Рис. 4.2. Патент RU 2174858 в фонде патентов

При расчёте следует помнить об изменении диаметра задержанного песка и соответствующей гидравлической крупности: в типовых сооружениях гидравлическая крупность частиц при температуре 15^оС составляет U=24,2 мм/с. При установке тонкослойных модулей в песколовке, такая гидравлическая крупность будет на 1/3 ёмкости сооружения. На втором модуле будет задерживаться песок диаметром d=0,15 мм и U=13,2 мм/с. На третьем модуле будет задерживаться песок диаметром d=0,1 мм и U=5,9 мм/с. Количество задержанного песка соответственно а₁=0,0185 л/(челсут), а₂=0,028 л/(челсут), а₃=0,0432 л/(челсут).

Расчёты удобно представить в виде табл. 4.2.

Таблица 4.2

Расчётные параметры тонкослойных модулей горизонтальной песколовки с круговым движением воды

Номер блока	dпес, мм	Uо, мм/с	ср, м/с	а, л/(челсут)	Параметры тонкослойных блоков
					высота полки		число полок, n шт.		длина блока Lbl, м		высота блока Hbl, м
					b, м	h= b/cos, м
1	0,25	24,2	0,3	0,0185	0,03
2	0,15	13,2		0,028	0,025
3	0,1	5,9		0,0432	0,0,02

L_bl= h_ср1000/ U_о, м, (4.1)

где h- расстояние между полками на входе воды в полочный отстойник, м;

_ср –горизонтальная скорость (при реконструкции принимается по фактическим расчётам, но_ср 0,3 м/с);

U_о – гидравлическая крупность улавливаемого песка, мм/с.

H_bl=H_раб - L_blsin - H₁, м, (4.2)

где H_раб – глубина рабочей зоны песколовки, м, принимается согласно типовым размерам;

Н₁ – уровень воды над верхним ребром верхней пластины (H₁ 2 см).

Число полок в каждом блоке вычисляется по формуле:

n_п = H_bl/h. (4.3)

Оценку изменения параметров осадка песколовок можно свести в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Оценка изменения параметров осадка песколовок

Вариант реконст.	Nпр., чел.	а, л/(челсут)	Wотб, м3/сут	Рсух, т/сут	Кп, г/м3	Lп, г/м3	Кo, г/м3	Lo, г/м3	Э, % вз. в-ва/БПК
До		0,02
после

Можно выполнить минимальные экономические расчёты, подтверждающие экономическую целесообразность реконструкции.

К проекту следует приложить чертежи конструкции с размерами по конкретному проекту.

Выводы по выполненным расчётам могут иметь следующий вид:

1. На станции очистки сточных вод проектной производительностью Q= _____ м³/сут с исходными концентрациями загрязнений по взвешенным веществам К= ____г/м³, по БПК L= ____ г/м³ за 20 лет эксплуатации произошли изменения технологических параметров. В настоящее время Q= _____ м³/сут, исходные концентрации загрязнений по взвешенным веществам К= ____г/м³, по БПК L= ____ г/м³.

2. Расходы поступающих сточных вод превышают проектные в ___ раз, концентрации взвешенных веществ увеличились в ___ раз, а БПК увеличилась (уменьшилась) в ___ раз. Существующие песколовки не справляются с новыми нагрузками. Требуется либо строительство дополнительных ёмкостей песколовок (но отсутствует место для этого) или реконструкция их. Выбрали 2 вариант.

3. Реконструкцию горизонтальных песколовок с круговым движением воды выполнили по патенту RU 2174858, установили распределительное устройство на входе и три тонкослойных блока (в начале, середине и конце лотка), позволяющих задерживать песок диаметром 0,25 – 0,1 мм.

4. В результате проведенных конструктивных изменений на станции прогнозируются следующие изменения:

- съём загрязнений по взвешенным веществам увеличился в ____ раз;

- съём загрязнений по БПК увеличился в ____ раз;

- увеличилось количество задержанного песка в _____ раз;

- сократились концентрации загрязнений, поступающих на последующие сооружения по взвешенным веществам в ____ раз, по БПК – в ____ раз, что потребует технологических изменений в их эксплуатации. Эти параметры свидетельствуют от эффективности принятых решений и позволяют сократить эксплуатационные затраты (если рассчитывалась альтернатива увеличения количества песколовок, то можно привести экономические показатели).