Технология очистки природных вод

 

Министерство  образования и науки РФ

 

Вологодский государственный  технический университет

 

 

 

Кафедра водоснабжения и  водоотведения

 

 

 

 

 

Пояснительная записка к  курсовому проекту по дисциплине «Водоснабжение» на тему:

«Технология очистки природных  вод»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Рост числа  промышленных предприятий и развитие городских инженерных коммуникаций приводит к увеличению объема водопотребления  и количества сбрасываемых в водоемы  стоков. Это вызывает необходимость  интенсивного строительства водозаборных, водоочистных и водооборотных систем, а также канализационных очистных сооружений.

Обеспечение населения  чистой, доброкачественной водой  имеет большое гигиеническое  значение, так как предохраняет людей  от различных эпидемических заболеваний(передаваемых через воду).Подача достаточного количества воды в населенное место позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей в воде современных городов требуются громадные ее количества, измеряемые в миллионах кубических метров в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.

Высокие требования к качеству воды, предъявляемые потребителем весьма различны и зависят от ее назначения. Так, например, вода для питьевых и хозяйственно-бытовых целей должна быть безопасна в эпидемиологическом  отношении, безвредна по химическому составу, иметь благоприятные органолептические свойства. Поэтому перед тем как подать ее потребителю, ее необходимо очистить от механических, химических и бактериологических загрязнений. Для этой цели в системах водообеспечения предусматриваются специальные инженерные сооружения, связанные определёнными технологическими процессами, в которых осуществляется обработка воды.

В данном курсовом проекте будет выбрана технологическая  схема очистки природных вод, проведен расчет всех сооружений по технологической  цепочке.

 

1. Общие сведения
1. Определение расчетной производительности водоочистной станции

В соответствии с п. 6.6. [1] полный расход воды, поступающий на станцию, определяю  с учетом расхода воды на собственные  нужды станции. Ориентировочно среднесуточные (за год) расходы исходной воды на собственные нужды станции  принимаю без повторного использования промывной воды в размере 10% количества воды, подаваемой потребителям. Тогда:

 

Qрасч=1.1Q

=1.1*1000м³/сут =1100м³/сут

 

Q_час= Q_расч/24=1100/24=45,8 м³/час

 

2. Характеристика качества воды

Для очистки  на данных сооружениях забирается вода из поверхностного источника со следующими показателями качества: М=580 мг\л; Ц=30°; запах – 2 балла; привкус – 2 балла;рН=6,7; Щ=4,0 ммоль/л, железо – 0,3 мг/л.

Таким образом для данной воды требуется осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

3. Выбор и обоснование технологической схемы очистки воды

В соответствии с табл.15 [1] для исходной воды выбираем технологическую схему очистки, состоящую из осветлителей со взвешенным осадком и скорых фильтров.

 

2. Реагентное хозяйство
1. Определение расчетных доз реагентов
1. Доза коагулянт

Дозу коагулянта определяется по двум параметрам: цветности  и мутности.

 Дозу коагулянта  следует принимать по п.6.16[1], в  зависимости от исходной мутности  воды. Таким образом принимаем дозу коагулянта по мутности 50 мг/л

Доза коагулянта по цветности определяется по формуле:

 

Dк=

 

Dк=

35=21,9 мг/л

 

Принимаю расчетную  дозу коагулянта 30 мг/л.

Коагулянт подается  в трубопровод перед смесителем.

2. Доза флокулянта

Для повышения  эффективности процесса коагуляции применяется флокулянт полиакриламид (ПАА). Его доза принимается по п.6.17.[1]. Для контактного коагулирования рекомендуется доза 0,2 – 0,6 мг/л. Принимаю дозу ПАА   D_ПАА = 0,5 мг/л.

Флокулянт следует вводить в воду после коагулянта (через 2-3 мин).

3. Доза подщелачивающих реагентов

Дозы подщелачивающих  реагентов необходимы для улучшения  процесса хлопьеобразования.

Доза подщелачивающего реагента, мг/л, принимается по формуле:

 где Щ_О – щелочность исходной воды, мг-экв/л;

 D_K –доза коагулянта;

 e_K – эквивалентная масса коагулянта (для сернокислого алюминия 57мг-экв);

 k_Щ – коэффициент, равный для соды 53;

 

Dщ= 28*(30/57-4)+1=-96 мг/л

 Получилась  отрицательное число, значит подщелачивание  не требуется.

4. Доза хлора

Согласно п. 6.18. [1] дозу хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) при предварительном  хлорировании следует  принимать 3-10мг/л.

Принимаю дозу хлора 6 мг/л.

Хлорсодержащие  реагенты при предварительном хлорировании подаются  в напорные водоводы, подающие воду на водоочистную станцию.

2. Хранение реагентов
1. Расход коагулянта

Суточный расход коагулянта определяется по формуле:

где - суточный расход коагулянта, кг;

- доза коагулянта, мг/л;

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

 – содержание активного  вещества в реагенте, 30%.

Месячный расход коагулянта:

Поставку коагулянта принимаем самосвалами.

Площадь склада коагулянта определяется по формуле:

где - продолжительность хранения, 30 сут;

- содержание активного  вещества, 30%;

 – объемная насыпная  масса реагента, 0,1 – 0,2 т/м³;

- допустимая высота скадирования, 1,5 – 2,5 м.

 

2. Суточных расход флокулянта

Суточный и  месячный расходы флокулянта рассчитываются аналогично тем же показателям для коагулянта и принимают значения:

С_сут=1,8 кг;

С_месяц=0,54 т.

3. Расчет растворных баков для коагулянта

Растворные  и расходные баки выполняются  одинаковой конструкции.

Вместимость  растворных баков определяется по формуле:

где - расчетный часовой расход воды, м³/ч;

 – расчетная доза  коагулянта, мг/л;

- время приготовления  раствора, 10 – 12 часов;

- концентрация раствора  в растворном баке, 14 – 20 %;

- плотность раствора, 1 т/м³.

Принимаем конструктивно 2 бака объемом 1 м³, с размерами (1*1*1) м.

4. Расчет расходных баков для коагулянта

Общий объем  расходных баков определяется по формуле:

где - объем растворного бака, м³;

 – концентрация раствора  в растворном баке, 20%;

- концентрация раствора  в расходном баке, 5 – 12 %.

Принимаем конструктивно 2 бака объемом 1 м³ с размерами (1*1*1) м.

 

5. Определение расхода воздуха для подачи в растворные и расходные баки

где - общий расход воздуха, м^3;

- площадь сечения бака, м²;

- количество баков;

- интенсивность подачи  воздуха, 8 – 10 л/с*м² для растворных, 3 – 5 л/с*м² – расходных;

Для растворных баков:

Для расходных  баков:

.

Общий расход воздуха:

Выбираем воздуходувоки  марки ВК-6. Завод изготовитель: Бессановский компрессорный завод. Избыточное давление 18 атм.

 

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.

7. 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.

 

3. Расчет смесителя

Смеситель предназначен для  быстрого и равномерного перемешивания  реагента с водой. Время пребывания воды в смесителе не должно превышать 2-х минут. На станции большой производительности целесообразнее применять вертикальный смеситель. Смеситель может быть круглого или призматического сечения с пирамидальной или конической нижней частью.

 Принимаю 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 движения воды в верхней части смесителя, 90 – 100 м/ч.

Для круглого в  плане смесителя диаметр верхней  части:

Принимаем диаметр  верхней части 2 м.

Размеры нижней части принимаются в зависимости  от диаметра подводящего трубопровода, который определяется по скорости движения воды 1,0 – 1,2 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, нахожу 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 (0,9 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.