Проект станции водоподготовки для города с населением 185 тыс. человек

           (5)

     Объем водопотребления на собственные  нужды системы водоснабжения Q_с.н., м³/сут., влияет на расчетную производительность очистных сооружений и его определяют по формуле:

            (6)

где α – коэффициент, учитывающий собственные нужды очистных сооружений, равный 0,2 [2].

     Полная производительность станции Q,м³/сут.,  определяется по формуле:

            (7)

     3.2  Расчет реагентного хозяйства

     3.2.1  Дозы реагентов для обесцвечивания и осветления воды

     1 Расчет дозы коагулянта Для устранения цветности и мутности природных вод производят обработку их коагулянтами. Доза коагулянта Д, мг/л, при обработке цветных вод определяется по формуле:

            (8)

где Ц - цветность исходной воды в градусах платинокобальтовой шкалы.

     2 Расчет дозы флокулянта  Для интенсификации-процесса коагуляции взвеси, осветления и обесцвечивания воды используют флокулянты. Дозу флокулянтов следует принимать ПАА по безводному продукту: при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком - по табл. 3.2 [2]:

     По  табл. 3.2, в зависимости от мутности исходной воды, равной 30 мг/л и цветности, равной 90 град., принимаем дозу ПАА, равную 0,5 мг/л [2].

Таблица 3.2 – Рекомендуемые дозы ПАА

     3.2.2  Сухой способ хранения реагентов

     1. Отделение для хранения коагулянта  Аl₂(S0₄)_3.

     При сухом хранении склад реагентов  устраивается на первом этаже рядом с растворными баками. Сернокислый алюминий хранится навалом высотой слоя до 2 м.

     Площадь склада F,м², для хранения навалом определяется по уравнению:

           (10)

где α - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь на проходы или резервирующий дополнительный объем, α  = 1,1 ; Q - полная производительность станции, м³/сут; Дк - доза реагента, мг/л; t - время, на которое предусматривается запас реагентов, 30 суток; Р - содержание безводного продукта в коагулянте, 40,3%; г- объемный вес для насыпного коагулянта, г = 1,2 т/м³ ; h - высота слоя коагулянта, м [2].

     Суточная  потребность реагента G, т/сут., определяется по формуле:

           (11)

     

     Во  время работы коагулянт со склада подается в растворные баки, где  готовят раствор коагулянта с  концентрацией, считая по чистому и  безводному продукту: для очищенного гранулированного - до 24% [2].

     2. Отделение для хранения флокулянта  ПАА Отделение полиакриламида состоит из склада и помещения, где располагаются установки для растворения и дозирования раствора ПАА. Полиакриламид поставляется в полиэтиленовых мешках емкостью 40 кг, упакованных в ящики [2].

     Площадь склада F,м² определяют по уравнению:

           (12)

где α - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь на проходы или резервирующий дополнительный объем, α = 1,2; Q - полная производительность станции, м³/сут; Дк - доза реагента, мг/л; t - время, на которое предусматривается запас реагентов, 30 суток; Р - содержание безводного продукта в флокулянте, 6 %; г- объемный вес для насыпного флокулянта, г = 1,0 т/м³ ; h - высота слоя флокулянта,1,5м, [2].

     

     Суточная  потребность реагента G, т/сут., определяется по формуле:

           (13)

     

     3.3 Расчет смесителя вертикального (вихревого) типа

     Допускаемая гидравлическая нагрузка на сооружение не должна превышать 1500м³/ч [2].

     Время пребывания воды в смесителе должно быть не более 1,5 мин [2].

     Центральный угол α между наклонными стенками должен составлять 80° [2].

     Перемешивание воды в смесителе происходит за счет изменения скорости восходящего  потока воды при переходе от узкой (нижней) к широкой (верхней) части смесителя.

     Высота верхней части смесителя с вертикальными стенками h_в должна составлять 1,5 м [2]. Скорость восходящего движения воды под водосборным устройством должна быть 108 м/ч, благодаря чему частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя производят периферийным лотком со скоростью 0,6 м/с, дырчатыми трубами или затопленной воронкой [2].

     Расчет  смесителя сводится к определению  геометрических размеров устройства.

     Расчетный расход воды Qс_., м³/ч, приходящейся на смесители определяется по формуле:

           (14)

где Q - расход воды с учетом расхода на собственные нужды станции, м³/ч; n - количество смесителей.

     

     Площадь горизонтального сечения в верхней  части смесителя F_в,м², определяется по формуле:

            (15)

где V_ВУ - скорость потока воды на отметке сборного устройства, м/ч (принимаем 108 м/ч [2]).

     Размер  корпуса в плане определяется:

• для круглого сечения по формуле:

            (16)

где D_в - диаметр верхней части усеченного конуса;

     Размеры нижней части смесителя:

     - внутренний диаметр подающего  трубопровода d_в=250 мм;

     - с учетом толщины стенок трубы  определяют ее наружный диаметр  d_н=300 мм [2].

     Тогда площадь нижней части смесителя  f, м², в месте примыкания подающего трубопровода определяется по формуле:

            (17)

     Высота  нижней части h_н, м, смесителя определяется по формулам [2]:

     -для  усеченного конуса:

             (18)

где R и r - радиусы верхней и нижней частей усеченного конуса, м; α - центральный угол между наклонными стенками [2];

     Объем нижней части смесителя W_н, м³, рассчитывается по формулам:

• для усеченного конуса:

           (19)

     Полный  объем смесителя W, м³, рассчитывается по формуле:

        (20)

где Q_c - полный часовой расход воды, подаваемой на смеситель, м³ /ч; t - время пребывания воды в смесителе, мин.

     Объем верхней части смесителя W_в, м³, определяют по формуле:

            (21)

     Высоту  верхней части смесителя h_в, м,  рассчитывают по выражению:

       (22)

     Рассчитанная  величина h_в укладывается в пределы от 1,0 до 1,5 м [2].

     Высота  смесителя h, м, определяется по формуле:

            (23)

где h_стр - высота строительного борта, принимаемая равной 0,3 м [2].

     Тогда полная высота смесителя H, м, определяется по формуле:

             (24)

где h_k - конструктивный размер принимается равным 0,5 м [2].

     3.4 Расчет камер хлопьеобразования вихревого типа

     Вихревые  камеры хлопьеобразования проектируются с вертикальными наклонными стенками (угол между стенками следует принимать в зависимости от высоты камеры 70°). Время пребывания воды в камере принимают 10 мин [2].

     Рекомендуемая скорость входа воды в камеры 1,2 м/с, скорость восходящего потока на выходе - 5 мм/с [2].

     Расчет  камер хлопьеобразования вихревого  типа, встроенных в горизонтальные отстойники, можно вести в следующей  последовательности.

     Общий объем камер W, м³, определяется по формуле:

      (25)

где q_ч - часовой расход воды, м³ /ч; t- время пребывания воды в камере, мин [2].

     Количество  рабочих камер принимается равным числу горизонтальных отстойников. Длина камер и их количество увязываются  с размерами и количеством  отстойников.

     Суммарная площадь камер хлопьеобразования в верхнем сечении F, м², определяется по формуле:

            (26)

где V - скорость восходящего потока на выходе из камеры, мм/с.

     Площадь одной камеры F₁, м², определяется из выражения:

            (27)

где N - расчетное число камер, шт.

     При длине стороны камеры, равной ширине отстойника, ширина камеры хлопьеобразования  В, м, в верхнем сечении составит:

            (28)

где L - длина стороны камеры в чистоте, м.

     Нагрузка  по воде на одну камеру q_к , л/с, определяется по формуле:

            (29)