Водопроводные очистные сооружения

F_3.0.=(1,3*150)/(3,6*0,5*4)=2,7 м²   

 Площадь  камеры хлопьеобразования определяем  по формуле: 

Fк=Q₄t/60N_кh_к,   

 Где Fк-  площадь камеры хлопьеобразования,  м²;   

t- время пребывания  воды в камере, мин (15-20 мин);   

N_к- количество камер (по количеству отстойников) =4шт   

h_к- высота камеры хлопьеобразования (3,5-4 м), принимаем 4 м.

Fк=(150*15)/(60*4*4)=2,3 м   

 При количестве  отстойников менее 6 предусматриваем  один резервный. Высоту зоны  осаждения принимаем равную 4,5 м.    

 Диаметр  отстойника определяем по формуле:

Д₀=2–(F_3.0.+Fк)/ю=2–(2,7+2,3)/3,14=6 м   

 Определив  Д₀, проверяем соотношение диаметра к высоте зоны осаждения, которое не должно быть менее 1,5 м.   

 

Д₀/h=6/4,5=1,37<1,5, условие выполняется   

 Принимаем  4 отстойника и 1 резервный. Для сбора осветленной воды в верхней части отстойника предусматривают периферийные и радиальные желоба (при Д₀>4). Площадь сечения желоба рассчитывают по скорости движения воды в нем (0,5-0,6 м/с). Отверстия в желобах принимаем d=20 мм, скорость движения воды в них 1 м/с.

Fж=g/2V=0,01/2*0,5=0,01 м²

g=0,04/4=0,01 (4 отстойника)   

Fж- площадь  поперечного сечения лотка =0,01 м² слишком мала,   

 следовательно,  принимаем ее конструктивно. Принимаем  ширину лотка в_л=0,1 м, глубину потока в лотке = 0,1 м.   

 В лоток вода поступает через затопление отверстия, общую площадь которых определяем по формуле:

F₀=g/V=0,01/1=0,01 м²   

   

 Где V= 1 м/с  - скорость воды в отверстиях    

 Приняв дно  метр одного отверстия d₀=20 мм, определяем их число.

n₀=F₀/f₀,   

 где n₀- число отверстий;   

f₀- площадь одного отверстия, м²   

f₀=юr²=3.14*(0.02/2)²=3.14*0.01²=0.00031 м²   

 

n₀=0,01/0,00031=32 отверстия   

 Определим  шаг отверстий: длина желоба =2юr=2*3,14*6,1=38,3 м.   

 Шаг отверстий l₀=38,3/32=1,2 м. Диаметр подающей трубы определим по g=0,01 м³/с =10 л/с и V=1 м/с (по табл. Шевелева) d=100 мм, трубы стальные.   

 В зависимости от  угла наклона и горизонтали  стен нижней части отстойника (50-55®) Ђ=50® и диаметра трубопровода  для сбора осадка (d=150-200 мм) d=150 мм, определяем высоту зоны накопления и уплотнения осадка.

h_з.н.=(Д₀-d)/2tg(90-Ђ),   

 где h_з.н.- высота зоны накопления и уплотнения, м;   

d- диаметр трубопровода  для сбора осадка, м;   

 Ђ- угол наклона  =50® 

h_з.н.=(6-0,15)/2tg(90-50)=3,4 м   

 Сброс осадка предусматривают без выключения отстойника. Объем зоны накопления и уплотнения осадка определяем по формуле:

W_з.н.=1/12юh_з.н.(Д₀²+Д₀d+d²)

W_з.н.=1/12*3,14*3,4(6²+6*0,15+0,15²)=33 м   

 Период работы  между сборами осадка определяем  по формуле: 

Тр=W_з.н.NpЄ/Q₄(Св-Ќ),   

 Где Тр- период  работы отстойника между сбросами  осадка, ч;   

 Є- средняя по всей  высоте осадочной части концентрация  твердой фазы осадка г/м³, в зависимости от мутности воды и продолжительности интервалов между сбросами по табл.19(1) Є=50000 г/м³ при интервале промывки;   

 Ќ- мутность воды  выходящей из отстойника г/м³, от 8 до 15 г/м³   

 Св- концентрация взвешенных  веществ в воде, г/м³, поступающих в отстойник.

Св=Ќ₀+Кк+Дк+0,25Ц+Ви,   

 Где Ќ₀- кол-во взвешенных веществ в исходной воде, г/м³;   

 Дк- доза  коагуляции по безводному продукту, г/м³;   

 Кк- коэффициент,  принимаемый для Al₂(SO₄)₃ - 0,5;   

 Ц- цветность  исходной воды, град;   

 Ви- кол-во  нерастворимых веществ, вводимых  с известью, г/м³

Ви=Ди/Ки-Ди,   

 Где Ки- долевое  содержание CaO в извести;   

 Ди- доза  извести по СаО г/м³   

 

Ви=4,96/0,6- 4,96=3,3 г/м³

Св=650+0,5*50+0,25*70+3,3=695,8 г/м³

Тр=(33*4*50000)/(150*(695,8-10))=64,15 ч   

-- Фильтры.   

 Фильтры  применяют в качестве второй ступени очистки в двухступенчатой схеме водоподготовки. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок. Фильтры и их коммуникации рассчитывают на работу при нормальном и форсированном режиме (часть фильтров в ремонте). На станциях с количеством фильтров до 20 предусматривают возможность на отключение на ремонт 1 фильтра.   

 Общую площадь  фильтров определяем по формуле: 

Fф=Qи/Тст*Vн-3,6*n*и*t₁-n*t₂*Vн,   

 Где Fф-  общая площадь фильтров, м;   

 Тст- продолжительность  работы станции в течение суток=24 ч;   

Vн- расчетная  скорость фильтрования при нормальном  режиме табл 21(1) Vн=8 м/ч;   

n- число промывок  одного фильтра   

 и- интенсивность  промывок фильтра, л/(с*м²), принимаем по табл 23(1);   

t₁- продолжительность промывки, ч, табл 23(1);   

t₂- время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой- 0,33 ч

Тст=24 ч 

Vн=8 м/ч 

n=2

и=14 л/(с*м²)

t₁=6 мин=0,1 ч

t₂=0,33 ч

Fф=(3500*2)/(24,8-3,6*2*14*0,1-2*0,33*8)=40 м²   

 Количество  фильтров на станции производительностью более 1600 м³/сут, принимаем не менее 4. При этом должно обеспечиваться соотношение:

Vф=(Vн*Nф)/(Nф-N₁),   

 Где Vф-  скорость фильтрования при форсированном  режиме, м/ч;   

N₁- число фильтров находящихся в ремонте

Vф=(8*4)/(4-1)=10,6 - условие выполняется, принимаем 4 фильтра.   

 Определяем  площадь одного фильтра F₁=40/4=10 м² со сторонами 3*3,3 м.   

 Трубчатую  дренажную систему большого сопротивления,  предназначенную для сбора фильтрата  и подачи промывной воды, рассчитывают по промывному расходу:

g_пр=и*F₁,   

 где g_пр- промывной расход, л/с;   

F₁- площадь фильтра, м²;

g_пр=14*10=140 л/с   

 Диаметр  коллектора распределительной системы  определяем по формуле: 

d_к=–4*g_пр/ю*Vк,   

   

 где d_к- диаметр коллектора распределительной системы, м;   

g_пр- промывной расход, м³/с;   

Vк- скорость  движения воды в коллекторе  от 0,8-1,2 м/с 

d_к=–(4*0,14)/(3,14*1)=0,42 м   

 Количество  отверстий дренажной системы  определяем по формуле: 

n_отв=2Вф/а,   

 где n_отв- кол-во отверстий дренажной системы;   

 Вф- ширина  фильтра, м;   

 а- расстояние  между осями ответвлений, равное 0,25 м   

 Диаметр  ответвлений определяют по промывному  расходу в одном ответвлении  и скорости движения воды в  нем. 

d_отв=–(4*g_пр)/(n_отв*ю*Vотв),   

 где d_отв- диаметр ответвлений, м;   

g_пр- промывной расход, м³/с;   

Vотв- скорость  движения воды в ответвлении, 1,6-2 м/с 

n_отв=(2*3,3)/0,25=26 ответвлений

d_отв=–(4*0,14)/(26*3,14*2)=0,06 м=60 мм   

 Ответвления  дренажной системы из стальных  труб (или пластмассовых) укладывают в нижних слоях гравия и присоединяют к коллектору или к центральному каналу. Расстояние от низа ответвлений до дна фильтра должно быть не менее 75 мм.   

 Для сбора  и отведения промывной воды  предусматривают желоба пятиугольного  сечения (или круглого).

Вж=К–g²_ж/(1,57+а_ж)³,   

 Где Вж- ширина  желоба, м;   

 К- коэффициент,  принимаемый для желобов с  пятиугольным сечением 2,1;   

g_ж- расход воды в желобе, м³/с;   

 а_ж- отношение высоты пятиугольной части желоба к половине его ширины в приделах 1-1,5

g_ж=g_пром/n_{желобов}=0,14/2=0,7 м³/с

Вж=2,1*–0,7²/(1,57+1,5)³=0,92 м

По ширине желоба определяем полную высоту желоба

Нж=0,5Вж(1+g_ж),   

 Где Нж- полная  высота желоба, м;   

 Вж- ширина  желоба, м;   

 

Нж=0,5*0,92*(1+1,8)=1,15 м   

 Расстояние  от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки.

h_ж=(Нз*а_е/100)+0,3,   

 где h_ж- расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки, м;   

 Нз- высота  фильтрующей загрузки, м;   

 а_е- относительное расширение фильтрующей загрузки, %, принимаемое по табл.23(1)

h_ж=(0,8*30/100)+0,3=0,54 м   

h_ж=0,54 м < Нж=1,15, следовательно, h_ж принимаем конструктивно на 5 см больше полной высоты желоба.

h_ж=Нж+0,05=1,15+0,05=1,2 м   

 Верх желобов  проектируют горизонтально, дно  с уклоном 0,01 в сторону сборного канала (кармана). В фильтрах со сборным карманом расстояние от дна желоба до дна кармана, определяем по формуле:

Нк=(1,73*–g²_пр/g*Вк²)+0,2,   

 Где Нк- расстояние  от дна желоба до дна кармана,  м;   

g_пр- промывной расход, м³/с;   

 Вк- ширина кармана не менее 0,7 м;   

g- ускорение  свободного падения, м/с²   

 

Нк=(1,73*–0,14²/9,8*0,7²)+0,2=0,94 м   

 Промывку  фильтра осуществляют чистой  водой с помощью специальных  насосов или от водонапорной  башни. При использовании насосов  забор воды осуществляют из рез.2.в. или из отводящего коллектора фильтрованной воды. Принимаем 1 рабочий и 1 резервный насос с подачей Q=0,14 м³/с и Н=12-15 м. Скорость движения воды в трубопроводах подающих и отводящих промывную воду, принимаем 1,5-2 м/с.   

 Для удаления воздуха на коллекторе предусматриваем воздушных d75-100 мм, для опорожнения фильтра- спускные трубы d 100-200 мм.   

 Полную высоту  фильтра, определяем по формуле: 

Нф=Нп+Нз+Нв+Ндоп+h_с,   

 Где Нф- полная  высота фильтра, м;   

 Нп- общая  высота поддерживающих слоев, м, принимаемая по табл.22(1);   

 Нз- высота  фильтрующей загрузки, е^м, принимаемая по табл .21(1);   

 Нв- высота  слоя воды над фильтрующей  загрузкой, принимаем 2 м;   

 Ндоп- дополнительная  высота;   

h_с- превышение строительной высоты над уровнем воды (не менее 5 м)   

 При выключении  части фильтров на промывку  и при работе оставшихся фильтров  с постоянной скоростью фильтрования, предусматривают под нормальным  уровнем воды в фильтре дополнительную  высоту.

Ндоп=W₀/*F,   

 Где W₀- объем воды, м³, накапливающийся за время простоя одновременно промываемых фильтров, t_прст=0,33 ч;   

 *F- суммарная площадь фильтров, м², в которых происходит накопление воды.

W₀=g*t,   

 Где g- расход  одного фильтра, равен 0,01 м³/с =0,6 м³/ч   

t- время промывки, равное 0,33 ч   

 

W₀=0,6*0,33=0,198 м³

Ндоп=0,198/10*3=0,0066=0,01 м 

Нф=0,1+0,8+2+0,01+0,5=3,41 м   

-- Обеззараживание  воды.   

 В технологии  водоподготовки известно много  методов обеззараживания воды, которые  можно классифицировать на четыре  основные группы: термический; с помощью сильных окислителей; воздействие ионов благородных металлов; физический (с помощью ультрозвука, радиоактивного излучения, ультрофиолетовых лучей). Из перечисленных наиболее широко применяют методы 2 группы. В качестве окислителей используют хлор, озон, дионсид хлора. Вэтом проекте обеззараживание воды будем проводить хлором.   

-- Хлорирование  воды.   

 Хлор используют  как для предварительного хлорирование  с целью улучшения хода коагуляции, обесцвечивания воды и улучшения  состояния сооружения, так и для обеззараживания воды.   

 Дозу хлорсодержащих  реагентов (по активному хлору)  для предварительного хлорирования  принимаем 3 мг/л. Реагент вводят  за 1-3 мин до ввода коагулянта.   

 Дозу активного  хлора для обеззараживания воды устанавливают на основании технологических изысканий. При их отсутствии для предварительных расчетов принимаем для поверхностных вод после фильтрования-3 мг/л.   

 При двойном  хлорировании расход хлора определяем  отдельно для каждого этапа  по формуле: 

g_x=Дх*Qч/1000,   

 где g_х- расход хлора кг/ч;   

Qч- производительность  очистной станции, м³/ч;   

 Дх- доза  хлора, мг/л   

 

g_x=3*150/1000=0,45 кг/ч

g_xобщ=g_x*2 т.к. двойное хлорирование

g_xобщ=0,45*2=0,9 кг/ч   

 Хлорное  хозяйство очистной станции обеспечивает прием, хранение, испарение жидкого хлора, дозирование газообразного хлора с получением хлорной воды. Хлорное хозяйство располагают в отдельно стоящих помещениях, где сбалансирован расходный склад хлора, испарительная и хлордозаторная.   

 Потребное  количество хлора (из расчета 30 суточного запаса) определяем по формуле:

Qx=720*g,   

 Где Qx- 30 суточный  запас хлора;   

g_x- расход хлора, кг/ч   

 

Qx=720*0,9=628 кг   

 Потребное  количество бочек определяем  по формуле: 

n=Qx/Mx,   

   

 где Мх- масса  сжиженного хлора в бочке;

n=628/500=1,26=2 бочки 

Схема оборудования с испарителем   

   

   

   

1.- бочка;   

2.-испаритель;   

3.-промежуточный  болон (грязевик);   

4.-вакуумный  хлоротон;   

5.-монометр;   

6.-эжектор;