Проект станции водоподготовки для города с населением 185 тыс. человек

     Высота  слоев гравия крупностью 5 мм и 20мм следует  принимать по 100 мм каждый [2].

     Общая высота поддерживающих слоев равна  сумме высот гравийных слоев  различной крупности, укладываемых друг на друга.

     После подбора загрузки и поддерживающих слоев определяется высота фильтра H, м, по формуле:

           (58)

где Н_п, Н_ф - соответственно высота поддерживающего и фильтрующего слоя, м; Н_в - высота слоя воды над фильтрующей загрузкой (принимается 2 м); Н_д - дополнительная высота фильтров, определяемая при работе их с постоянной скоростью фильтрования при выключении одного или двух фильтров на промывку, принимаемая равным 0,5 м; Н_с - превышение кромки бортов фильтра над поверхностью воды, принимаемое равным 0,5 м [2].

     При расчете дренажей фильтров необходимо правильно подобрать сопротивление  в отверстиях дренажной системы, обеспечивающее требуемую равномерность (0,9-0,95) распределения промывной воды и воздуха, определить размеры дренажной системы и величину потерь напора в дренаже.

     Расчет  дренажа ведется в  следующей  последовательности.

     Определяется  расчетный расход воды на промывку одного фильтра по формуле:

            (59)

где f –площадь одного фильтра, м²; W–интенсивность промывки фильтра, л/(с·м² ) [2].

     Диаметр центрального коллектора дренажа определяется по расчетным таблицам при скорости движения промывной воды, принимаемой  от 0,8 до 1,2 м/с.

     Площадь поперечного сечения нижней секции центрального канала определяется по формуле:

             (60)

где q_пр –расчетный расход промывной воды, м³/с; ν—скорость движения воды примем равным 0,9 м/с.

     Для повышения равномерности распределения  воды допускается прокладывать в центральном канале дополнительную трубу с  отверстиями в 2 ряда, направленными вверх под углом 45º к вертикали. Диаметр трубы определяется по скорости движения промывной воды, принимаемой  в пределах 1,8-2,0 м/с.

     Общая площадь отверстий в этой трубе находится по выражению:

            (61)

где Р – отношение суммарной площади отверстий к площади фильтра, принимаемое равным 0,5%;  f – площадь фильтра,м².

     Принимаем диаметр отверстий d₀ =50мм,  определим их количество на трубе:

            (62)

     3.7 Расчет сорбционного угольного фильтра

     Фильтры рассчитываются на работу при нормальном и форсированном режимах с  учетом выключения отдельных фильтров на промывку и ремонт.

     Общая площадь F,м², фильтров на станции определяется, по формуле:

            (63)

где Q_п - полезная производительность станции,м³/сут; m - продолжительность работы станции в течение суток (принимается 24 ч); V_н - скорость фильтрования, м/ч (принимается по табл. 4.3); n - число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации; q- удельный расход воды на промывку одного фильтра, м³/м²; t₁ - время простоя фильтра в связи с промывкой, ч.

     Количество промывок n, шт., определяется по выражению:

            (64)

где Т - расчетная продолжительность фильтрующего цикла (принимается при нормальном режиме - 12 ч); t₁ - время простоя фильтра в связи с промывкой (принимается для фильтров, промываемых водой - 0,33 ч).

     

     Удельный  расход воды q, м³/м², для фильтров, промываемых водой, составит:

            (65)

где W, t - соответственно интенсивность л/(с*м² ) и продолжительность промывки фильтра, ч; 

     

     По  общей площади фильтров (в первом приближении) определяется их количество N,шт., по выражению:

            (66)

     Округляя:

     Площадь f, м², одного фильтра по формуле :

            (67)

     

     Назначаются его размеры в плане и по высоте.

     Корпус  фильтра представляет в плане железобетонный резервуар прямоугольной формы. При определении размеров фильтров в плане по найденной площади рекомендуется ориентироваться на основные типоразмеры: (ВхL) 6х6 м (размеры по осям стен).

     Высота  слоев гравия крупностью 5 мм и 20мм следует принимать по 100 мм каждый [2].

     Общая высота поддерживающих слоев равна  сумме высот гравийных слоев  различной крупности, укладываемых друг на друга.

     После подбора загрузки и поддерживающих слоев определяется высота фильтра  H, м, по формуле:

           (68)

где Н_п, Н_ф - соответственно высота поддерживающего и фильтрующего слоя, м; Н_в - высота слоя воды над фильтрующей загрузкой (принимается 2 м); Н_д - дополнительная высота фильтров, определяемая при работе их с постоянной скоростью фильтрования при выключении одного или двух фильтров на промывку, принимаемая равным 0,5 м; Н_с - превышение кромки бортов фильтра над поверхностью воды, принимаемое равным 0,5 м [2].

     

     При расчете дренажей фильтров необходимо правильно подобрать сопротивление в отверстиях дренажной системы, обеспечивающее требуемую равномерность (0,9-0,95) распределения промывной воды и воздуха, определить размеры дренажной системы и величину потерь напора в дренаже.

     Расчет  дренажа ведется в  следующей последовательности.

     Определяется  расчетный расход воды на промывку одного фильтра по формуле:

            (69) 

     Диаметр центрального коллектора дренажа определяется по расчетным таблицам при скорости движения промывной воды, принимаемой от 0,8 до 1,2 м/с.

     Площадь поперечного сечения нижней секции центрального канала определяется по формуле:

             (70)

где q_пр –расчетный расход промывной воды, м3/с; ν—скорость движения воды примем равным 0,9 м/с.

     Для повышения равномерности распределения  воды допускается прокладывать в  центральном канале дополнительную трубу с  отверстиями в 2 ряда, направленными вверх под углом 45º к вертикали. Диаметр трубы  определяется по скорости движения промывной воды, принимаемой  в пределах 1,8-2,0 м/с.

     Общая площадь отверстий в этой трубе  находится по выражению:

            (71)

где Р – отношение суммарной площади отверстий к площади фильтра, принимаемое равным 0,5%;  f – площадь фильтра,м².

     Принимаем диаметр отверстий d₀ =50мм,  определим их количество на трубе:

            (72)

     3.8 Расчет озонаторного оборудования

     Часовую потребность в озоне Q_оз., г/ч, определяют по формуле:

            (73)

где D – суммарная доза озона (принимается 5 г/м³); Q_ч - часовой расход обрабатываемой воды, м³/ч; К -коэффициент использования озона (принимается 0,95).

     Количество  озонаторов N, шт., определяется по формуле:

             (74)

где Q’_оз - единичная производительность озонатора под нагрузкой, принимается равной 75±5% от максимальной, которая равна Q_max=25800 г/ч [2]. Следовательно:

     Q’_оз=(25800*75)/100=19350 г/ч.

     

     Округляя:

     

     Марка генератора озона П-150, расход воздуха Q, необходимый для его работы, равен 1670 м³/ч [2].

     По  этому расходу воздуха по подбирается  следующее оборудование: компрессор марки 2ГП-4/5; влагоотделитель марки ВО-10; холодильная машина марки ОВ-1,25-2-0; автоматический блок сушки марки БОВ-10; воздухосборник атмосферного и осушенного воздуха марки ОВО-6; аппарат каталитического разложения озона марки КТО-630.

     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 5м³/ч.

     3.8.1 Расчет и подбор контактной камеры первичного озонирования барботажного типа Объем рекуперационного отделения W_р, м³, рассчитывается на время пребывания воды в нем t=2 мин по формуле:

            (75)

где Q_полн - полная минутная производительность станции, м³/мин, которая равна Q_полн.=Q_ч/60=3515/60=58,58 м³/мин.

     Площадь рекуперационного отделения F_р, м²,  определяется по формуле:

             (76)

где Н - высота слоя воды в контактной камере (принимается 4,5 м).

     Конструктивно принимая ширину камеры В = 6 м, длина L_р, м, рекуперационного отделения определится из выражения:

       (77)

     

     Далее определяются объемы и длины первой и второй секций контактной камеры L₁, L₂.

     При этом время пребывания в первой секции t₁ принимается 5 мин, во второй секции t₂ =5 мин.

     Объем первой секции контактной камеры W₁, м³, рассчитывается на время пребывания воды в нем t=5 мин по формуле:

            (78)

где Q_полн - полная минутная производительность станции, м³/мин.

     Площадь первой секции контактной камеры F₁, м²,  определяется по формуле:

            (79)

где Н - высота слоя воды в контактной камере (принимается 4,5 м).

     

     Конструктивно принимая ширину камеры В = 6 м,  длина L₁, м, первой секций контактной камеры определится из выражения: