Проект станции водоподготовки для города с населением 185 тыс. человек

stify">     Хлорное хозяйство располагают в отдельном  помещении, где сблокированы расходный  склад хлора, испарительная и  хлордозаторная. Расходный склад хлора можно размещать в отдельных зданиях или вплотную к хлораторной, отделяя его сухой стеной без проемов. Склад хлора в составе хлораторных можно не предусматривать, в этом случае в хлордозаторной разрешается хранение одного баллона жидкого хлора массой не более 70 кг. Хлордозаторные без испарителей, компонуемые в блоке с другими зданиями комплекса или вспомогательными помещениями хлорного хозяйства, отделяют от них глухой стеной без проемов и оборудуют два выхода наружу, при этом один из них должен иметь тамбур. Хлоропроводы выполняют из поливинилхлорида, резины, полиэтилена высокой плотности и др. [2].

     Хлорирование  воды является надежным санитарно-гигиеническим  приемом предотвращения распространения  эпидемий, т.к. большинство патогенных бактерий (бациллы брюшного типа, туберкулеза  и дизентерии, вибрионы холеры, вирусы полиомиелита и энцефалита) весьма нестойки по отношению к хлору. Хлор не, уничтожает спорообразующие бактерии, что является одним из недостатков этого метода обеззараживания.

     На  практике, в соответствии с качеством  исходной воды, применяют одно- или двукратное хлорирование воды. При обработке высокоцветных вод, а также вод, богатых органическими веществами и бактериями, применяют двукратное хлорирование. При этом хлор в воду вводят сначала перед смесителями (предварительное хлорирование), а затем в фильтрованную воду, перед резервуаром чистой воды. Предварительное хлорирование дозой 3-10 мг/л необходимо для оксидации органических защитных коллоидов, препятствующих процессу коагуляции, а также гуминовых веществ, обусловливающих цветность воды, с целью экономии коагулянта, расходуемого на его обесцвечивание. А также для более полного уничтожения спорообразующих бактерий применяют озонирование [2].

     Озонирование  является одним из наиболее перспективных  методов глубокой очистки природных  и сточных вод. Эффективность  озонирования в технологических  процессах подготовки питьевой воды доказана многолетней практикой применения этого метода в производственных условиях. Обладая высоким окислительным потенциалом, озон обеспечивает возможность решения широкого круга технологических задач по окислению минеральных и органических загрязнений - обесцвечиванию, дезодорации и обеззараживанию (подробнее см. выше) [2].

     Практическое  значение имеют три основные системы  получения озона: работающая на воздухе; работающая на воздухе, обогащенном  кислородом; работающая на кислороде.

     В каждом конкретном случае с учетом местных условий, стоимости производства кислорода, транспортных расходов, экономических  показателей по установке в целом  решается вопрос об использовании той  или иной системы. Наиболее широко применяется  система, работающая на воздухе. Процесс получения и дальнейшего использования озона традиционно разбивается на четыре этапа: компремирование воздуха; очистка и обезвоживание воздуха; синтез озона; растворение озона в воде [2].

     От  совершенства технического, решения этих этапов и типа применяемого оборудования зависит надежность, долговечность и экономичность работы озонирующих установок.

     Типовая схема синтеза озона высокого давления, включает глушитель шума с фильтром, компрессор с концевым холодильником, влагоотделитель, холодильную машину, блок осушки воздуха, ресиверы сжатого и осушенного воздуха, озонатор, контактный аппарат, а также аппарат разложения остаточного озона.

     Для подачи воздуха в напорных схемах целесообразно использовать компрессоры, обеспечивающие отсутствие в газовой смеси смазочных материалов. Ресиверы (воздухосборники) предназначены для выравнивания давления сжатого воздуха, смягчения пульсаций, а также для обслуживания системы автоматического регулирования производительности компрессора [2].

     Для хранения запасов подготовленного  осушенного воздуха второй ресивер  в технологии синтеза озона устанавливается  перед генераторами озона.

     Холодильные машины предназначены для осушки воздуха методом охлаждения и  состоят из следующих аппаратов: агрегата компрессорно-конденсаторного; блока теплообменников; ресивера; фильтра-осушителя; сборника конденсата. Они соединены между собой трубопроводами и арматурой [2].

     В настоящее время промышленностью  выпускается широкий спектр генераторов  озона электроразрядного типа. Генераторы озона предназначены для получения озоно-воздушной смеси в стационарных условиях из сжатого осушенного и очищенного воздуха. Генераторы могут быть использованы в непрерывных технологических процессах. Генератор озона состоит из двух электропроводных поверхностей - электродов, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга.

     Для контактных камер озонирования большого объема, выполненных из железобетона на площадке очистных сооружений, используются диспергаторы марки Д-300 М-Р. Диспергатор имеет диаметр распыляющего устройства 300 мм, номинальную пропускную способность по газу 5 м³/ч  [2].

     Для обработки больших объемов воды контактные камеры строят на площадке очистных сооружений из железобетона (рис. 7). Они включают в себя три отделения: рекуперационное, первую и вторую секции. Озоно-воздушная смесь от генераторов озона подается в распылительную систему, располагающуюся в первой и второй секциях. Непрореагировавший озон из верхней части секций с помощью химически защищенной воздуходувки или компрессора подается в рекуперационное отделение [2].

         

     1 – подача исходной воды; 2 – рекуперационное отделение; 3,4 – первая и вторая секции камеры; 5 – отвод воды; 6 – распределительная система ОВС; 7 – воздуходувка; 8 – механическая мешалка

     Рисунок 7 – Контактная камера озонирования барботажного типа

     Для распыления озоно-воздушной смеси  в камере используют пористые нержавеющие  трубы марки ПНС-40, с размером пор 40 мкм. Диаметр труб 60 мм, длина  одного элемента 800 мм, активная площадь  распыления f = 0,075 м². Интенсивность подачи озоно-воздушной смеси принимается 35-40 м³/м²·ч [2].

     В данной технологической схеме используется первичное и вторичное озонирование. В камере первичного озонирования первое отделение выполяет функции воздухоотделителя. Камера вторичного озонирования совмещена с промежуточной емкостью, где осуществляется более глубокое окисление оставшихся органических веществ. Вторичное озонирование  повышает, кроме того, эффективность  последующей сорбционной очистки, увеличивает продолжительность использования активированного угля до регенерации, а также улучшает органолептические показатели воды и позволяет в 2-3 аза снизить дозу хлора. Суммарная доза озона – 5 мг/л, в том числе для первичного озонирования – 3 мг/л, для вторичного – 2 мг/л. Концентрация озона в озоно-воздушной смеси – 15-20г/м³ в зависимости от степени загрязненности воды, требуемой эффективности и глубины очистки. Степень полезного использования озона –80 %, время контакта воды с озоно-воздушной смесью в контактных камерах первичного и вторичного озонирования – 10 мин. Время пребывания воды в помежуточном резервуаре – 30 мин. Высота воды в контактных камерах с пористыми диспергаторами не менее 4,5 м.

 

      2 Описание технологической схемы

       Вода  из поверхностного источника первоначально поступает в контактную камеру первичного озонирования (позиция1), первое отделение которой выполняет функции воздухоотделителя. В камере в результате контакта воды (поступающей на станцию водоподготовки) с озоном происходит процесс окисления органических загрязнений и частичная очистка воды. Далее большее количество воды поступает на основные очистные сооружения, предусмотренные типовыми проектами, а меньшее из камеры окисления с помощью насоса (позиция 2) поступает в смеситель (позиция 3). Наряду с озонированием воды для ее более полного обеззараживания целесообразно применять хлорирование жидким хлором, который поступает из хлораторной, а для увеличения эффективности осветления и обесцвечивания воды – реагенты: коагулянт Al₂(SO₄)₃ и флокулянт полиакриламид, которые поступают из расходных баков перед вихревым смесителем. Затем вода с реагентами поступает в камеру хлопьеобразования (позиция 4). Это сооружение предназначено для выделения из воды оседающих крупных хлопьев. После камеры хлопьеобразования вода самотеком направляется в горизонтальный отстойник (позиция 5). Горизонтальный отстойник предназначен для выделения из воды основной массы взвеси гравитационным осаждением частиц, имеющих плотность большую, чем плотность воды. Осадок из камеры хлопьеобразования и горизонтального отстойника направляется на обезвоживание.

       Из  горизонтального отстойника вода поступает  на скорый безнапорный фильтр (позиция 6), где происходит удаление взвешенных веществ. Сущность процесса фильтрования заключается в пропуске жидкости, содержащей примеси, через фильтрующий материал, проницаемый для жидкости и непроницаемый для твердых частиц. После фильтра вода поступает в контактную камеру вторичного озонирования (позиция 1'), совмещенную с промежуточной емкостью, где осуществляется более глубокое окисление оставшихся органических веществ. Вторичное озонирование повышает, кроме того, эффективность последующей сорбционной очистки, увеличивает продолжительность использования активного угля до регенерации, а также улучшает органолептические показатели воды и позволяет в 2-3 раза снизить дозу хлора.

       Затем вода поступает на сорбционные угольные фильтры (позиция 7), далее вода поступает в резервуар чистой воды (позиция 8), откуда направляется потребителю.

 

     3 Расчет и подбор  основного технологического  оборудования

      3.1 Выбор норм водопотребления

     Исходная  вода берется из озера и имеет  следующий качественный состав [2 таблица 2.3 источник 1]: мутность 30 мг/л; цветность 90 град; запах 2/н балл; привкус 2/н балл; температура 18ºС; рН 7,4; жесткость общая 1,15 мг-экв/л; жесткость карбонатная 0,94 мг-экв/л; окисляемость 15,4 мгО₂/л; железо общее 0,3 мг/л; кислород растворенный 8,0 мг/л; азот аммонийный 0,2 мг/л; азот нитритный 0,001 мг/л; азот нитратный 0,7 мг/л; щелочность 0,94 мг-экв/л; фтор 0,65 мг/л; кремний 1,5 мг/л; углекислота свободная 6,6 мг/л; углекислота гидрокарбонатная 57,2 мг/л; сульфаты 4,9 мг/л; хлориды 1,8 мг/л; сухой остаток 91,4 мг/л; коли-титр 0,002 л; число колоний в 1 мл 1000 шт; кальций 15,2 мг/л; магний 4,74 мг/л; натрий+калий 1,37 мг/л. По заданию необходимо спроектировать станцию водоподготовки для населения города численностью 185 тыс. человек. Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления в населенных пунктах принимаем по таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Нормы хозяйственно-питьевого водопотребления для населенных пунктов

     Удельное  водопотребление включает расходы  воды на хозяйственно-питьевые и бытовые  нужды в общественных зданиях, за исключением расходов воды для домов  отдыха, санаторно-туристических комплексов и оздоровительных лагерей. В нашем случае удельное водопотребление города будет составлять 300 л/сут на человека  [2].

 

      Среднесуточный (за год) объем Q_{сут т}, м³/сут., водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды определяют по формуле [2]:

          (1)

где q_жi – норма удельного водопотребления, л/(сут.чел), соответствующая i-й степени санитарно-технического благоустройства жилых зданий и принимается по табл.3.1; N_i – расчетное число жителей.

Система водоснабжения должна быть запроектирована  на пропуск максимального суточного расхода воды Q_{сут тax}, м³/сут., равного

          (2)

где К_{сут max} = 1,1 - максимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели [1]; Q_{сут т} - расчетный (средний за год) суточный расход воды, м³/сут.

     В отдельных случаях требуется  проверка работы системы водоснабжения  при минимальном суточном расходе воды Q_{сут тin}, м³/сут., определяемом по формуле:

          (3)

где К _{сут  min} = 0,8 - минимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления [2].

     

     Суточный  объем водопотребления на поливку  улиц и зеленых насаждений Q_пол, м³/сут., определяют по формуле:

           (4)

где q_ж.п. - удельная норма водопотребления на поливку в расчете на одного жителя населенного пункта, принимаемая равной 50 л/сут на человека [2]; N - расчетное число жителей в населенном пункте.

     

     Суммарный расход воды для централизованной системы  водоснабжения определяется по формуле: