Водозаборное сооружение и очистка природной воды

 

 

 

Так как коагулянт поступает  на станцию в сухом виде, то предусматриваю доставку коагулянта каждый неделю в размере 37 т с завода-изготовителя в кусках.

 

2.2  Растворные  баки

 

Объем растворных баков (рисунок 2) определяю по формуле:

 

где  производительность очистных сооружений, м³/сут. По заданию

 расчетная  доза коагулянта, г/м3. По расчету

 периодичность доставки, то есть количество дней, на  которое завозится коагулянт,  сут. Принимаю

 концентрация  раствора по безводному продукту. Принимаю в соответствии с  [1, п.п. 6.21]. Принимаю (для очищенного кускового коагулянта).

 плотность раствора, принимаю 

 

Согласно [1, п.п. 6.22] принимаю 4 растворных бака, 3 рабочих и один резервный, объем каждого 24,5 м³. Расстояние между воздушными трубами в баках принимаю равным 150 мм. Диаметр отверстий 4 мм.

 

Рисунок 2 – Растворный бак

1 – подача сжатого  воздуха; 2 – колосниковая решетка; 3 – распределительная система  для воздуха; 4 – выпуск осадка; 5 – отбор раствора; 6 – подача  воды; 7 – поплавок.

2.3 Баки-хранилища

 

Объем баков-хранилищ определяю по формуле:

 

где  производительность очистных сооружений, м³/сут. По заданию

 расчетная  доза коагулянта, г/м3. По расчету

 время хранения коагулянта, сут. Согласно [1, п.п. 6.202] принимаю

 концентрация  раствора по безводному продукту. Принимаю в соответствии с  [1, п.п. 6.21]. Принимаю (для очищенного кускового коагулянта).

 плотность раствора, принимаю 

 

 

Принимаю 4 бака-хранилища, 3 рабочих и один резервный, объем каждого 105 м³.

 

2.4 Расходные баки

 

Определяю объем расходных баков:

 

где  часовая производительность очистных сооружений, м³/ч. По заданию

 расчетная  доза коагулянта, г/м3. По расчету

 время, на которое заготавливают раствор коагулянта. Согласно [1, п.п. 6.22] принимаю

 процентная концентрация раствора коагулянта. Принимаю .

 плотность раствора, принимаю 

 

Согласно [1, п.п. 6.22] принимаю 3 расходных бака, 2 рабочих и один резервный.  Конфигурация в плане – квадратная. Размер стороны в плане В=2,0 м. Высота бака Н=3,0 м.

 

Произвожу расчет воздушного хозяйства для перемешивания  раствора коагулянта в растворных и  расходных баках. Растворение коагулянта и разбавление его концентрации произвожу с помощью сжатого  воздуха. Воздух подается по воздушным  распределительным системам из полиэтиленовых труб.

Расход сжатого воздуха  в растворных баках:

 

где  21 м² – площадь дна растворного бака

8 л/с∙м² – интенсивность расхода сжатого воздуха.

 

Расход сжатого воздуха  в расходных баках:

 

где  4 м² – площадь дна расходного бака

5 л/с∙м² – интенсивность расхода сжатого воздуха.

 

По расходу воздуха  подбираю воздуходувки: для растворного  бака – ВК-9, подача 630 м³/ч; для расходного бака – ВК-1,5, подача 94,8 м³/ч.

 

3  Дозирование  реагентов в обрабатываемую воду

 

Дозаторы – аппараты, обеспечивающие подачу заданного количества раствора реагента в воду.

Определяю производительность дозатора растворов:

 

где  объем расходного бака, м³. По расчетам

 время, на которое  заготовлен раствор коагулянта, ч. Принимаю

 

В качестве дозатора растворов  использую плунжерный насос-дозатор  типа НД (рисунок 3). Принимаю  насос НД-1600/10 с производительностью 1600 л/ч. Поставляется с электродвигателем.

Рисунок 3 - Головка плунжерного насоса-дозатора

1 – шаровый клапан забора; 2 – плунжер; 3 – корпус головки; 4 – шаровый клапан выпуска; 5 – защита головки; 6 – всасывающий патрубок; 7 – напорный патрубок.

 

 4  Смесители

 

Для того чтобы быстро и равномерно обеспечить контакт частиц примесей с коагулянтом применяют смесительные устройства. Применяю механический пропеллерный смеситель (рисунок 4), так как можно управлять процессом смешения при изменении расхода или качества исходной воды. Время перемешивания у данного смесителя 10-13 сек.

Объем камеры смесителя принимаю равным объему воды, поступающему на очистку за 1 мин:

 

где часовая производительность очистных сооружений, м³/ч. По заданию

 количество смесителей. Принимаю

 

 

Рисунок 4 – Пропеллерный смеситель

1 – электродвигатель; 2 –  пропеллер; 3 – стакан; 4 – перегородка

 

За счет движения воды вдоль  стенок стакана (3) под действием  пропеллера (2) происходит интенсивное перемешивание. На выходе имеется перегородка (4) для направленного движения воды.

Управление процессом  смешивания осуществляется за счет изменения  частоты вращения электродвигателя (1).

 

5  Контактные осветлители (префильтры)

 

В качестве префильтра при двухступенчатом фильтровании  использую контактный осветлитель КО-3 с водо-воздушной промывкой и поддерживающими слоями.

Контактный осветлитель  – это фильтровальный аппарат, использующий принцип контактной коагуляции и  фильтрующие воду в направлении  убывающей крупности зерен загрузки.

Префильтры  рассчитываю на работу при нормальном и форсированном режимах (один префильтр отключен на ремонт). 

Площадь контактных префильтров определяю с учетом пропуска расхода воды на промывку фильтров второй ступени:

 

 

где производительность очистных сооружений, м³/сут. По заданию

число промывок одного фильтра второй ступени в сутки  при нормальном режиме, принимаю 

 интенсивность  промывки фильтра второй ступени,  принимаю согласно [1, табл. 23] .

 время простоя  фильтра второй ступени в связи  с промывкой, принимаю  (водная промывка).

 площадь фильтрования фильтра второй ступени, по расчету

 продолжительность работы станции в течение суток, ч.

 расчетная  скорость фильтрования при нормальном  режиме, м/ч. Согласно [7, табл. 4] принимаю .

 число промывок одного контактного префильтра, принимаю

 интенсивность промывки, принимаю

 продолжительность  промывки контактного префильтра. Согласно [1, п.п. 6.133] принимаю

 продолжительность  сброса первого фильтра, ч.  Согласно [1, п.п. 6.133] принимаю

 

 

 

Определяю количество фильтров:

 

Принимаю 12 фильтров.

Определяю скорость при форсированном  режиме:

 

где расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме,

 количество  фильтров на станции. По расчету 

 количество  фильтров в ремонте, , так как .

 

Сравниваю полученную скорость со значениями [7, табл. 4]. Данная скорость согласуется с данными [6, табл. 4].

 

 

Рисунок 5 – Контактный осветлитель  типа КО-3 (префильтр)

1 – водяная распределительная  система; 2 – воздушная распределительная  система; 3 – коллектор воздушной системы; 4 – поддерживающие слои; 5 – струенаправляющий выступ; 6 – пескоулавливающий желоб.

 

Площадь одного фильтра:

 

Следовательно, эксплуатация фильтра не будет затруднена.

 

Полная высота фильтра (рисунок 5):

 

где  высота поддерживающих слоев, м. Принимаю согласно     [1, п.п. 6.129]

 толщина фильтрующего  слоя, м. Принимаю согласно [7, табл. 4]

 высота водяной  подушки над загрузкой. Принимаю 

 превышение  строительной высоты над уровнем  воды. Принимаю 

 

 

При выключении части фильтров на промывку скорость фильтрации на остальных  принимаю постоянной. При работе с  постоянной скоростью предусматриваю дополнительную высоту над нормальным уровнем воды в фильтре.

 

где  объем воды, накапливающейся за время простоя, в одновременно промывающихся фильтрах, м³.

 

где  расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме,

 площадь фильтра,  находящегося в простое..

  время простоя фильтра в связи с промывкой, (промывка водо-воздушная).

 

 

 суммарная  площадь фильтров, в которых происходит  накопление воды, м².

 

 

Следовательно, полная высота фильтра равна 5,4 м.

В контактном префильтре применяю трубчатую распределительную систему для подачи воды и воздуха и систему горизонтального отвода воды. Отверстия в трубах воздушно-распределительной системы располагаю в шахматном порядке. Диаметр отверстий принимаю равным 5 мм.

 

6  Скорые фильтры

 

В качестве второй ступени  очистки при двухступенчатом  фильтровании использую скорые фильтры (рисунок 6). Фильтры рассчитываю на работу при нормальном и форсированном режимах (один фильтр отключен на ремонт). 

Для загрузки фильтров использую  дробленый керамзит с диаметром зерен 0,5-1,2 мм. Скорость фильтрования согласно [1, табл. 21, прим.1] при нормальном режиме при форсированном режиме 

Общая площадь фильтрования определяю по формуле:

 

где  производительность очистных сооружений, м³/сут. По заданию

 продолжительность работы станции в течение суток, ч.

 расчетная  скорость фильтрования при нормальном  режиме, м/ч. Согласно [7, табл. 4] принимаю .

 число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме, принимаю

 интенсивность промывки, принимаю согласно [1, табл. 23]

 продолжительность  промывки фильтра, принимаю 

 время  простоя  фильтра в связи с промывкой. Принимаю

 

 

 

Определяю количество фильтров:

 

Принимаю 11 фильтров.

Определяю скорость при форсированном  режиме:

 

где расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме,

 количество  фильтров на станции. По расчету 

 количество  фильтров в ремонте, , так как .

 

Сравниваю полученную скорость со значениями [1, табл. 21]. Данная скорость согласуется с данными СНиПа.

Рисунок 6 – Скорый фильтр

1 – дренажно-распределительная  система; 2 – поддерживающие слои; 3 – фильтрующая загрузка; 4 –  желоб; 5 – центральный канал; 6 – подача исходной воды: 7 – отвод фильтрата; 8 – отвод промывной воды.

 

 

Площадь одного фильтра:

 

Следовательно, эксплуатация фильтра не будет затруднена, использую фильтр с центральным каналом.

 

Полная высота фильтра:

 

где  высота поддерживающих слоев, м. Принимаю согласно     [1, табл. 22, прим. 2]

 толщина фильтрующего  слоя, м. Принимаю согласно [1, табл. 21]

 высота водяной  подушки над загрузкой. Принимаю 

 превышение  строительной высоты над уровнем  воды. Принимаю 

 

 

При выключении части фильтров на промывку скорость фильтрации на остальных  принимаю постоянной. При работе с  постоянной скоростью предусматриваю дополнительную высоту над нормальным уровнем воды в фильтре.

 

где  объем воды, накапливающейся за время простоя, в одновременно промывающихся фильтрах, м³.

 

где  расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме,

 площадь фильтра,  находящегося в простое..

  время простоя фильтра в связи с промывкой, (водная промывка).

 

 

 суммарная  площадь фильтров, в которых происходит  накопление воды, м².

 

 

Следовательно, полная высота фильтра равна 3,95 м.

Дренажную систему фильтра  располагаю в поддерживающих слоях. На ответвлениях предусматриваю отверстия диаметром 10 мм, расположенные в шахматном порядке. Расстояние между отверстиями 200мм.

Для промывки фильтров использую  очищенную воду. Для сбора и  отвода промывной воды предусматриваю желоб полукруглого сечения.

 

III Компоновка  очистной станции

 

Составляю высотную схему  расположения в профиль всех сооружений с взаимной увязкой высоты их расположения (рисунок 7). Высотная схема станции обработки воды должна обеспечивать самотечное движение в оды в любое время года.

Составление схемы начинаю  от наиболее низко расположенного сооружения – резервуара чистой воды. Отметку наивысшего уровня воды в нем принимаю на 0,5 м выше поверхности земли. Таким образом, отметка воды РЧВ 0,50 м.

Нахожу отметку уровня воды в скором фильтре, для этого  определяю потери напора в фильтре  и в соединительных коммуникациях. Потери напора принимаю согласно [1,п.п. 6.129], таким образом отметка уровня воды в скором фильтре равна:

 

где потери напора на скорых фильтрах. Принимаю

 потери напора  в соединительных коммуникациях  от фильтра до РЧВ. Принимаю 

 

Определяю отметку уровня воды в контактном префильтре:

 

где  отметка уровня воды в скором фильтре. По расчетам

 потери напора  в соединительных коммуникациях  от префильтров к фильтрам. Принимаю

 

 

 

Определяю отметку уровня воды в механическом смесителе:

 

где  отметка уровня воды в контактном префильтре. По расчету

 потери напора  в контактном префильтре. Принимаю

 потери напора  в соединительных коммуникациях  от смесителей к контактным  осветлителям. Принимаю 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1  СНиП 2.04.02-84^*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 128с.

2 Оборудование водопроводно-канализационных сооружений/ Под редакцией А.С. Москвитина – М.: Стройиздат, 1979. – 430 с. – (справочник монтажника).

3 Тугай А.М.Расчет и конструирование водозаборных узлов.-Киев:Будивельник,1978.

4   Сомов   М.А.Водопроводные системы и сооружения: учеб. для вузов /М.А.Сомов –М.:Стройиздат,1988.-399с.