Технология очистки природных вод

 

Для растворных баков:

 

 

Для расходных баков:

.

 

Общий расход воздуха:

 

 

 

 

Выбираем воздуходувоки (1 рабочая и 1 резервная) марки ВК-3. Избыточное давление сжатого воздуха10 м.

 

 

 

2.2.6. Насосы-дозаторы

 

Требуемая производительность насоса – дозатора рассчитывается по формуле:

 

 

где   – расчетный суточный расход воды с учетом собственных

 нужд, м³/сут;

- расчетная доза  коагулянта, мг/л;

- концентрация раствора, 5 %;

- плотность раствора, 1 т/м³.

 

 

 

Принимаем насос – дозатор  марки НД 160/10: Н=100 м; N=0,6 кВт.

 

Расчет мешалок  для полиакриламида

 

Объем баков мешалок находим  по формуле:

 

 

 

где   - расчетный суточный расход воды с учетом собственных нужд, м³/сут;

- доза флокулянта, мг/л;

- время растворения полиакриламида, 2 мин;

- концентрация раствора  в баке, 30 %;

- плотность раствора, 1 т/м³.

 

 

 

Принимаем конструктивно 2 мешалки  объемом 0,5 м³. Одна рабочая и одна резервная.

 

2.3. Расчет смесителя

 

Смеситель предназначен для быстрого и равномерного перемешивания реагента с водой. Время пребывания воды в смесителе не должно превышать двух минут. На станции большой производительности целесообразнее применять вертикальный смеситель. Смеситель может быть круглого или призматического сечения с пирамидальной или конической нижней частью.

 Принимаем 1 вертикальный вихревой смеситель круглого сечения в плане.

Площадь горизонтального  сечения в верхней части смесителя:

 

 

 

где   - часовой расход воды, приходящийся на один смеситель, м³/ч;

- скорость дв. воды в верхней части смесителя, 90 – 100 м/ч.

 

 

 

Для круглого в плане смесителя  диаметр верхней части:

 

 

 

 

 

Принимаем диаметр верхней  части 2,65 м.

Размеры нижней части принимаются  в зависимости от диаметра подводящего  трубопровода, который определяется по скорости движения воды 1,0 – 1,2 м/с.

 

 

 

где   – секундный расход воды, м³/сек;

 – скорость  движения воды по трубопроводу, м/с;

 

 

 

Высота нижней конусообразной части смесителя определяется по формуле:

 

 

 

где   - ширина верхней части смесителя, м;

 – ширина  нижней части смесителя, м;

- угол между наклонными  стенками днища.

 

 

 

Объем конусообразной части  смесителя:

 

 

 

где  , - площади верхнего и нижнего основания соответственно.

 

 

 

Полный объем смесителя:

 

 

 

где - время пребывания воды в смесителе (не более 2 мин).

 

 

 

Объем верхней части смесителя:

 

 

 

 

 

Высота верхней части  смесителя:

 

 

 

 

Полная высота смесителя:

 

 

 

 

Сбор воды производится в  верхней части смесителя лотками  через затопленные отверстия. Площадь  живого сечения лотка:

 

 

 

где   - скорость движения воды в лотке (0,6 м/с);

- число лотков (обычно 2 –  3).

 

 

 

Задаваясь шириной лотка 0,2 м, находим высоту слоя воды в нем:

 

 

 

 

 

Уклон дна лотка принимается 0,02. Площадь всех затопленных отверстий  в стенках сборных лотков:

 

 

 

где   - скорость движения воды через отверстия (1 м/с).

 

 

 

Общее количество отверстий:

 

 

где   – площадь одного отверстия (d=0,08 – 0,1 м).

 

 

 

Расстояние между осями  отверстий:

 

 

 

где   – внутренний периметр лотка, м.

 

 

 

Из сборных лотков вода поступает в отводящий трубопровод  для подачи в осветлитель со взвешенным осадком. Скорость движения воды в нем должна быть 0,8 – 1,0 м/с, а время пребывания – не более 2 мин.

 

 

3. Расчет осветлителя со взвешенным осадком

 

Осветлители со взвешенным осадком используются в двухступенчатых схемах водоочистки для удаления взвеси из воды перед поступлением ее на фильтры.

Применение осветлителей коридорного типа может быть рекомендовано  при очистке воды цветностью до 150 град. И большим содержанием взвешенных веществ (до 2500 мг/л) для водоочистных сооружений любой производительности.

Для зон осветления и отделения  осадка надлежит принимать наибольшие значения площадей, полученные при  расчете для двух периодов согласно п. 6.63 [1]:

Площадь зоны осветления F_осв, м², следует определять по формуле:

 

 

 

где - расчетный часовой расход, м³/ч;

- коэффициент  распределения воды между зонами  осветления и   отделения осадка, принимаемый по табл. 20 [1];

- скорость восходящего  потока воды в зоне осветления, мм/с, по табл. 20 [1].

 

В зимнее время:

 

В летнее время:

 

Площадь зоны отделения осадка F_отд, м², надлежит определять по формуле:

 

В зимний период:

 

В летний период:

 

Общая площадь:

- в летний период: F_лет.=1108,80 + 76,40 = 1185,20 м²;

- в зимний период: F_зим.=712,80 + 101,85 = 814,65 м².

Принимаем большую площадь  F_осв=1185,20 м².

Принимаем 10 осветлителей.

Площадь коридора:

 

 

где N – число осветлителей.

 

 

 

Принимаем ширину коридора 6 м. Длина коридора:

 

 

 

 

Площадь осадкоуплотнителя:

 

 

 

 

Ширина осадкоуплотнителя:

 

 

 

 

Принимаем длину коридора 10 м, ширину – 6 м.

Объем зоны накопления и  уплотнения осадка следует определять по формуле:

 

 

где - расчетный часовой расход, м³/ч;

- время уплотнения осадка, 3 – 12 ч;

 – сод. взвеси в воде после осв-ния, мг/л, принимается 8 – 15 мг/л;

 – расчетное  число осветлителей;

- средняя концентрация взвешенных вещ. в осадкоуплотнителе при расчетном времени уплотнения, принимается по табл. 19 [1];

- максимальное количество  взвешенных веществ в воде, мг/л,     определяется по формуле:

 

 

где М — количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м³     (принимается равным мутности воды);

Д_к — доза коагулянта по безводному продукту, г/м³;

К_к — коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия — 0,5, для нефелинового коагулянта — 1,2,  для хлорного железа ¾ 0,7;

Ц — цветность исходной воды, град;

В_н — кол-во нерастворимых веществ, вводимых с известью, г/м³.

 

 

 

 

Расход, пропускаемый через  каждую осадкосбросную трубу:

 

 

где t – время сброса осадка, ч ( не более 15 – 20 мин).

 

 

 

Примем скорость движения осадка 1,5 м/с. Тогда площадь живого сечения трубы:

 

 

 

 

Так как в соответствии с п.6.87 [1] трубы для удаления осадка должны быть диаметром не менее 150 мм, принимаем диаметр труб 200 мм.

Площадь отверстий в трубах:

 

 

Скорость принимается  не более 3 м/с. Диаметр отверстий не менее 20 мм.

 

 

Площадь одного отверстия:

 

 

Количество отверстий:

 

 

Расход в одном коридоре осветления:

Q = 24 м³/ч = 0,010 м³/с;

υ = 0,5 м/с;

 

 

Принимаем диаметр подводного коллектора 200 мм.

Скорость выхода из отверстий  коллектора υ₀=1,5 – 2,0 м/с; диаметр отверстий d=25 мм.

Площадь всех отверстий:

 

 

 

Площадь одного отверстия:

 

 

Количество отверстий:

 

 

 

Расход в одном водосборном  желобе:

 

 

где - коэффициент распределения воды (0,7);

- часовой расход  воды, м³/ч;

- количество осветлителей.

 

 

 

Ширина желоба:

 

 

где – секундный расход воды в одном желобе, м³/с.

 

 

 

Площадь живого сечения желоба:

 

 

где  - расходы воды в одном желобе, м³/ч;

- скорость движения воды  в желобе (0,5 – 0,6) м/с.

 

 

 

Высота слоя воды в желобе:

 

 

 

Площадь осадкоприемного окна:

 

 

 

 

4. Расчет скорых фильтров

 

Общая площадь скорых фильтров определяется по формуле:

 

 

 

где – полезная производительность станции с учетом собственных нужд, м³/сут;

- продолжительность  работы станции в течение суток,  час;

- число промывок  одного фильтра в сутки при  нормальном режиме эксплуатации;

- удельных расход  воды на одну промывку одного  фильтра, м³/м² (п.6.110 [1]);

- время простоя  фильтра в связи с промывкой  (водой – 0,33 ч; водой и воздухом  – 0,5 ч).

- расчетная скорость  фильтрования при нормальном  режиме, м/ч (табл.21 [1]).

 

 

 

 Количество фильтров на станциях производительностью более 1600 м³/сут должно быть не менее четырех. При производительности станции более 8—10 тыс. м³/сут количество фильтров следует определять с округлением до ближайших целых чисел (четных или нечетных в зависимости от компоновки фильтров) по формуле:

 

 

 

 

 

При этом должно обеспечиваться соотношение:

 

 

 

где N₁ —число фильтров, находящихся в ремонте (см. 1 п. 6.95);

v_ф — скорость фильтрования при форсированном режиме, которая должна быть не более, указанной в табл. 21.

 

 

 

Площадь одного фильтра надлежит принимать не более 100—120 м² и определять по формуле:

 

 

 

 

Принимаем 2 фильтра с размерами 5X4,5 м.

 

Расход воды на промывку 1 фильтра:

 

q_пр.=i·, л/с,

 

где i – интенсивность промывки, 14 л/с*м².

 

q_пр.=14·21,52 = 301,38 л/с = 0,301 м³/с.

 

Площадь живого сечения коллектора дренажной системы:

 

 

 

где =1,5 м/с – скорость движения воды в коллекторе.

 

 

 

Диаметр коллектора дренажной  системы:

 

 

 

 

Принимаем диаметр коллектора 950 мм.

Определяю графически число  ответвлений. Принимаю 30 штук с одной стороны. Всего 60 шт.

 

Расход воды на одно ответвление:

 

 

 

 

Скорость движения воды в  ответвлениях принимаем 1,5 м/с.

 

Площадь поперечного сечения  ответвления:

 

 

Диаметр ответвлений:

 

 

Принимаем диаметр 100 мм.

Отверстия в ответвлениях d=10 – 12 мм. Общая площадь отверстий S_отв=0,25 – 0,5 % . Принимаем расстояние между отверстиями 120 мм. На одном ответвлении получается 1345/120=12 отверстий. Всего отверстий 12*60=720 шт. Площадь одного отверстия:

 

 

Площадь всех ответвлений:

F_отв.=720,

 

F_отв= 0,0001720=0,072

 

0,25%=0,115 .

 

Проверка выполняется.

 

Расстояние между осями  водосборных желобов принимается 2,2 м. Принимаем по 2 водосборных желоба на каждый фильтр. Ширина желоба находится  по формуле:

 

 

 

где – коэффициент, прнятый равным для желобов с полукруглым лотком – 2, для пятиугольных – 2,1;

= расход воды  по одному желобу, м³/с;

- отношение высоты  прямоугольной части желоба к  половине его ширины, принимаемое  от 1 до 1,5.

 

 

Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны.

Лотки желобов должны иметь  уклон 0,01 к сборному каналу.

Крупность фракций и высота поддерживающего слоя принимаются  по п.6.104 [1], 810 мм.

 Общая высота фильтра  определяется по формуле:

 

H=h₁+h₂+h₃+h₄, м

 

где h₁- высота поддерживающего слоя, м. Определяется по данным табл.22[1]; 0,81 м.

h₂ - высота фильтрующего слоя, м. Определяется по данным табл.21[1]; 1,8 м.

h₃ - высота слоя воды над поверхностью фильтрующей загрузки, м. (п.6.101.[1]); 2 м.

h₄ -превышение строительной высоты по расчетным уровням воды, м. (п.6.101[1]); 0,25 м.

 

H = 0,81+1,8+2+0,25 = 5,11 м

 

Высота кромок желобов  над фильтрующей загрузкой определяется по формуле:

 

 

где - относительное расширение фильтрующей загрузки в процентах, (т.23 [1]).

 

 

 

Отметка низа кармана фильтра:

 

 

 

 

Уровень воды в канале с  учетом подпора, создаваемого трубопроводом, отводящим промывную воду, должен быть на 0,2 м ниже дна желоба. То есть низ кармана фильтра лежит на 0,2 м ниже нижней кромки желоба:

- расстояние от дна желоба до дна канала Н_кан следует определять по формуле

 

 

где q_кан — расходы вод по каналу, м³/с;

В_кан — ширина канала, м, принимаемая не менее 0,7 м.