Автор работы: Пользователь скрыл имя, 21 Июня 2014 в 19:14, контрольная работа
Целью данной контрольной работы является изучение схем и сооружений по подготовке воды для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения.
Задание:
а) выбрать технологическую схему подготовки питьевой воды, исходя из качества исходной воды и производительности станции;
б) составить высотную схему очистных сооружений в соответствии с выбранной технологической схемой;
в) определить дозу коагулята и суточное потребление коагулянта и хлора;
г) рассчитать все сооружения, входящие в технологическую схему очистки;
д) определить потери воды в охладителях;
ё) рассчитать один из охладителей (по заданию).
Целью данной контрольной работы является изучение схем и сооружений по подготовке воды для хозяйственно-питьевого и промышленного водоснабжения.
а) выбрать технологическую схему подготовки питьевой воды, исходя из качества исходной воды и производительности станции;
б) составить высотную схему очистных сооружений в соответствии с выбранной технологической схемой;
в) определить дозу коагулята и суточное потребление коагулянта и хлора;
г) рассчитать все сооружения, входящие в технологическую схему очистки;
д) определить потери воды в охладителях;
ё) рассчитать один из охладителей (по заданию).
№ п/п |
Исходные данные |
Значения |
1 |
Расход воды, м3/сут: хоз.-питьевые нужды Контур 1 Контур 2 |
1400 1100 200 |
2 |
Качество исходной воды: мутность, мг/л; цветность, град; солесодержание, мг/л |
300 20 350 |
3 |
Отметка земли у очистной станции Zo |
12 |
4 |
Потери воды в контуре 2, % контур 2: потери с осадком |
1,0 8 |
7 |
Температура воздуха по смоченному термометру, ° С |
16 |
8 |
Перепад температур, °С |
6 |
9 |
Скорость фильтрования, м/ч |
6 |
10 |
Интенсивность промывки, лс*м2 |
10 |
11 |
Рассчитываемый тип охладителя: брызгальный бассейн градирня |
+ |
12 |
Напор перед соплами, м вод. ст. |
6 |
1. Подготовка воды для
Вода, растворы и суспензии играют важную роль во многих производственных процессах. Каждый производственный процесс предъявляет свои требования к качеству воды. Особое внимание следует уделять назначению подпиточной воды и вопросам повторного использования и циркуляции воды, важность которых в данное время возрастает.
Следует контролировать следующие показатели качества циркуляционной воды:
2. Выбор схемы осветления воды и составление высотной схемы.
Исходя из качества исходной воды (мутности и цветности), а также расчетной производительности станции, в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-84 выбирают расчетную схему осветления (Табл. 2) и составляют схему водопровода (Рис. 1).
Высотную схему начинают составлять с наиболее низко расположенного сооружения - резервуара чистой воды. При определении отметок уровня воды в элементах сооружений водоочистной станции за начальную отметку принимают отметку поверхности земли площадки водоочистной станции Zo.
Таблица 2
Рекомендации по выбору схемы осветления воды при ее обработке
с применением коагулятов
Сооружения станции очистки воды |
Условия предпочтительного применения | ||
по качеству исходной воды |
по производительности станции, м3/сут | ||
мутность, мг/л |
цветность, мг/л | ||
Вертикальные отстойники и фильтры |
до 2500 |
любая |
до 3000 |
Осветлители со взвешенным осадком и фильтры |
до 2500 |
любая |
более 3000 |
Горизонтальные отстойники и фильтры |
до 2500 |
любая |
более 30000 |
Контактные осветлители |
до 150 |
до 150 |
любая |
Рис. 1. Схема водопровода:
I - река, II - сооружения очистки воды, III - промышленное предприятие,
1 - водоприемный оголовок; 2 - береговой водоприемный колодец, совмещенный с насосной станцией I подъема; 3 - смесители; 4 - блок осветлителей или отстойников; 5 - блок фильтров; 6 - резервуары чистой воды; 7 - насосная станция
Отметку наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды Z обычно назначают по экономическим и санитарным соображениям на 0,5 м выше отметки Zo. Затем, задаваясь потерями напора, определяют отметки уровней воды в отдельных сооружениях станции и соединительных коммуникациях между ними (Табл. 3). На рисунке 2 представлена высотная схема водопроводной очистной станции.
Таблица 3
Потери напора в водоочистных сооружениях и
соединительных коммуникациях
Сооружения и соединительные коммуникации |
Рекомендуемые |
Принятые |
Потери напора, м | ||
Смесители |
0,4-0,9 |
0,5 |
Камеры хлопьеобразования |
0,4-0,5 |
0,5 |
Отстойники |
0,6-0,7 |
0,6 |
Осветлители со взвешенным осадком |
0,7-0,8 |
0,7 |
Фильтры |
3,0-3,5 |
3,0 |
От смесителя к отстойникам |
0,3-0,5 |
0,4 |
От смесителя к осветлителям со взвешенным осадком |
0,5 |
0,5 |
От отстойников или осветлителей со взвешенным осадком к фильтрам |
0,5-1,0 |
0,7 |
От фильтров к резервуарам чистой воды |
1,0 |
1,0 |
По таблице 2 в соответствии с заданием выбираем осветлители со взвешенным осадком и фильтры мутностью до2500 мг/л, цветность любая, производительность станции более 3000 м3/сут.
Отметка Z0=12 м (таблица 1), отметка наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды:
Z1= Z0+0,5=12+0,5=12,5 м.
Рис. 2. Высотная схема водопроводной очистной станции:
1 - насосная станция I подъема; 2- смеситель; 3 - осветлитель со слоем взвешенного осадка; 4 - скорые фильтры; 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция II подъема; 7- реагентное хозяйство
3. Расчет расхода реагентов.
Поскольку исходная вода, забираемая из открытого источника, содержит взвешенные и растворенные окрашенные вещества, то для ускорения процессов их удаления в нее добавляют коагулянты. В качестве коагулянта чаще всего используют сернокислый алюминий A1(S04)3*18H20, гидролизующийся с образованием трудно растворимых оснований А1(ОН)3. Гидролиз коагулянта сопровождается образованием в воде положительно заряженного золя гидроокиси, обладающего развитой поверхностью, на которой сорбируются частично или полностью потерявшие отрицательный заряд коллоидные и высокомолекулярные примеси обрабатываемой воды.
Доза коагулянта определяется в зависимости от мутности исходной воды по таблице 4, а для цветных вод - по формуле:
где Ц - цветность воды, град. Ц=20 град.
При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности доза коагулянта выбирается по большему значению.
По таблице 4 согласно исходным данным (мутность 300 мг/л) доза коагулянта 40-60 мг/л.
Dk=4, Dk=4=17,9 мг/л, принимаем Dk=40 мг/л
Количество коагулянта, необходимое для работы станции в течении суток W
W=Dk=Qхоз.п·24/1000
Где Qхоз.п –суточное потребление воды предприятием, м3/сут
(Qхоз.п=1400 м3/сут согласно таблице 1)
W=40·1400·24/1000=1344 кг
Обеззараживание воды может быть осуществлено с помощью хлорирования, озонирования, бактерицидного облучения и др. Наибольшее распространение получило обеззараживание хлорсодержащими реагентами. Обычно хлорирование производится в два этапа: предварительное - дозой 3 - 5 мг/л хлора при поступлении воды на станцию и вторичное - дозой 1 - 2 мг/л для обеззараживания воды перед поступлением ее в резервуар чистой воды. Расчетный суточный расход хлора для хлорирования определяется:
- на предварительное G1 = Q хоз.п ·Dхл/1000
G1 =1400·3/1000=4,2кг
- на вторичное G2 = Q хоз.п ·Dхл/1000
G2 =1400·1/1000=1,4 кг.
4. Расчет смесителя.
Перемешивание исходной воды с реагентами происходит е течение 1-2 минут в смесителе. Смесители могут быть дырчатые, шайбовые, перегородчатые, вертикальные и механические.
Вертикальный смеситель представляет собой круглый или квадратный в плане резервуар с конической или пирамидальной нижней частью. Центральный угол между наклонными стенками α = 30-40°. Вода входит в смеситель снизу со скоростью 1-1,5 м/с, выходит из смесителя на уровне водосборных устройств со скоростью 25 мм/с. Нагрузка по воде на один смеситель не должна превышать 1200 - 1500 м3/ч. Время пребывания воды в смесителе вертикального типа 1,5 - 2 мин. Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:
где Qч - часовая производительность станции, м/ч;
Vв - скорость восходящего движения воды, равная 90-100 м/ч.
Принимаем Qч=58,3м3/ч в соответствии с исходными данными,
Vв=100 м/ч
Fв.см= Qч/ Vв
Если смеситель круглый в плане, то его диаметр:
Dв.см.=
Dв.см.= м
Трубопровод, подающий обрабатываемую воду в нижнюю часть смесителя со скоростью Vн = 1 - 1,2 м/с, имеет сечение:
Fн= Qч/3600Vн
Fн = =0,016 м2
Расчетный диаметр Dт=
Dт==0,14 м=140 мм
Принимаем Dт=200 мм
Площадь нижней части усеченной пирамиды в месте примыкания этого трубопровода:
Fн = Dт2
Fн=0,22=0,04 м 2
Высота нижней (пирамидальной ) части смесителя:
hн=0,5(Вв.см.- Dт)ctgα/2
принимаем α=300,тогда
hн=0,5(0,9-0,2)ctg300/2=1,3м
Объем пирамидальной части смесителя:
Wн= hн (Fв+ Fн+)
Wн= ·1.3(0,6+0,016+)=0,3 м3
Полный объем смесителя
Wсм=Qч·t/60,
где t=1...2 мин- время пребывания воды в смесителе
Wсм=58,3·2/60=1,94 м3
Объем верхней части смесителя
Wв= Wсм- Wн
Wв=1,94-0,3=1,64 м3
Высота верхней части смесителя
hв= Wв/ Fв
hв=1,64/0,6=2,7 м
Схема вертикального смесителя представлена на рисунке 3.
Рис. 3. Схема вертикального смесителя:
1 - подача исходной воды; 2 - отвод воды из смесителя;
3 - сброс (опорожнение смесителя); 4 - подача реагентов
Так как в технологическую схему очистки воды включены осветлители со взвешенным осадком то камеры хлопьеобразования не требуются.
5. Расчет осветлителя со взвешенным осадком.
Осветлители проектируют круглыми или прямоугольными в плане, и они имеют четыре основные рабочие зоны: взвешенного осадка, осветления, отделения осадка и уплотнения осадка. В зависимости от расположения зон отделения и уплотнения осадка их подразделяют на осветлители с горизонтальным и вертикальным осадкоуплотнителем.
Осветлитель коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем состоит из двух коридоров и осадкоуплотнителя. Схема осветлителя представлена на рисунке 4. Общая площадь осветлителя:
Fосв = Fотд + Fз.осв
Площадь зоны осветления рассчитывают по формуле:
Fз.осв = Крв Qч/ 3,6 V осв
где Крв - коэффициент распределения между зонами осветления и
отделения осадка, принимают равным 0,7;
V осв - скорость восходящего потока воды в зоне осветления,
принимают равной 1 мм/с.
Площадь зоны отделения осадка определяют по формуле:
Fотд = Qч (1 - Крв) / 3,6 V осв
Выполняем расчеты:
Fз.осв =0,7·58,3/3,6·1=12 м2
Fотд =58,3(1-0,7)3,6·1=4,9 м2
Fосв =4,9+12=16,9 м2
Рис. 4. Схема осветлителя со взвешенным осадком коридорного типа:
1 - подача воды на осветлитель; 2 - отвод воды из осветлителя; 3 - осадкоприемные окна; 4- отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя; 5 - отвод осадка из осадкоуплотнителя
Для определения размеров осветлителей в плане задаются его длиной, принимаемой 6 - 8 м. Ширина зоны осветления будет:
Восв = Fз.осв / L осв
где L - принятая длина осветлителя, м.
Восв =12/5=2,4 м
Количество осветлителей будет:
N = Восв / 2 Восв
где Восв -ширина одного коридора, принимается 2-3 м.
Принимаем Восв=2 м
N =2,4/2·2=0,6
При дробном значение N количество осветлителей увеличивают до целого числа в большую сторону.
Принимаем N =1.
Ширина зоны отделения осадка определяется по формуле:
Вотд = Fотд / Lосв ·N
Вотд =4,9/5·1=1 м
Высота осветлителя складывается из высоты слоя взвешенного осадка, высоты зоны осветления и запаса высоты.
6. Расчет скорых фильтров
Окончательное осветление воды производится на скорых фильтрах. Вода, поступающая на фильтры, должна содержать взвешенные вещества не более 8 - 12 мг/л. После фильтров мутность воды не должна превышать 1,5 мг/л. На скорых фильтрах осветляется предварительно скоагулированная вода.
Скорый безнапорный фильтр (Рис. 5) представляет собой резервуар, загруженный слоями песка и гравия, крупность которых возрастает сверху вниз.
Рис. 5. Схема скорого безнапорного фильтра:
1 - подача воды на фильтр; 2 - трубопровод сброса первого фильтрата; 3 - боковой карман; 4 - ответвления трубчатого дренажа; 5 - коллектор дренажа; 6 - рубопровод для сброса промывных вод; 7 - промывные желоба; 8- отвод фильтрованной воды; 9- подача промывной воды