Технология очистки природных вод

 

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 груд. 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 (осадкоуплотнителем), 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.=536,26+22,28=558,54 м²;

- в зимний  период: F_зим.=429+27,85=456,85 м².

Принимаем большую  площадь F_осв=558,54 м².

Принимаем 3 осветлителя.

Площадь коридора:

где N – число осветлителей.

Принимаем ширину коридора 2 м. Длина коридора:

Площадь осадкоуплотнителя:

Ширина осадкоуплотнителя:

Принимаем длину  коридора 7,5 м, ширину – 2 м.

Объем зоны накопления и уплотнения осадка следует определять по формуле:

где - расчетный часовой расход, м³/ч;

-  время уплотнения  осадка, 3 – 12 ч;

- содержание взвеси в  воде после осветления, мг/л, принимается  8 – 15 мг/л;

 – расчетное число  осветлителей;

- средняя концентрация  взвешенных веществ 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 — количество 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=38,2 м³/ч=0,012 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 принимается по 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. 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 четыре фильтра с размерами 17*15 м.

Расход воды на промывку 1 фильтра:

q_пр.=i*

, л/с,

где i – интенсивность промывки, 12 л/с*м².

q_пр.=12*2,5=30 л/с=0,03 м³/с.

Площадь живого сечения коллектора дренажной системы:

где =1,15 м/с – скорость движения воды в коллекторе.

Диаметр коллектора дренажной системы:

Принимаем диаметр  коллектора 200 мм.

Определяю графически число ответвлений. Принимаю 5 штук с одной стороны. Всего 10 шт.

Расход воды на одно ответвление:

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

Площадь поперечного  сечения ответвления:

Диаметр ответвлений:

Принимаем диаметр 50 мм.

Отверстия в  ответвлениях d=10 – 12 мм. Общая площадь ответвлений S_отв=0,25 – 0,5 % . Принимаем расстояние между отверстиями 150 мм. На одном ответвлении получается 5 отверстий. Всего отверстий 10*4=40 шт. Площадь одного отверстия:

Площадь всех ответвлений:

F_отв.=

*200,

F_отв= 0,0001*50=0,005

0,25%

=0,02 .

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], 750 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]; 0,4 м.

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

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

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

H=0,4+1,8+2+0,25=4,45 м

Высота кромок желобов над фильтрующей загрузкой  определяется по формуле:

где - относительное расширение фильтрующей загрузки в процентах, принимаемое по табл. 23 [1]

Отметка низа кармана  фильтра:

Ширину кармана  принимаем 300 мм.

Диаметр стояка водовоздушника принимается по п.6.109.[1].

Для удаления воздуха  из трубопровода, подающего воду на промывку фильтров, следует предусматривать стояки-воздушники диаметром 75—150 мм с установкой на них запорной арматуры или автоматических устройств для выпуска воздуха; на коллекторе фильтра надлежит также предусматривать стояки-воздушники диаметром 50—75 мм, количество которых следует принимать при площади фильтра до 50 м² — один, при большей площади — два (в начале и конце коллектора), с установкой на стояках вентилей или других устройств для выпуска воздуха.

Трубопровод, подающий воду на промывку фильтров, надлежит располагать ниже кромки желобов фильтров.

Опорожнение фильтра  необходимо предусматривать через  распределительную систему и  отдельную спускную трубу диаметром 100—200 мм (в зависимости от площади фильтра) с задвижкой.

Т.о. принимаем  диаметр стояка воздушника 75мм.

Промывку фильтров принимаем из водонапорной башни. Объем промывного бака должен обеспечивать одну дополнительную промывку сверх расчетного их числа.

Напор воды для  промывки фильтров следует принимать  с учетом потерь напора в распределительной  системе, подводящих коммуникациях  промывной воды и при загрузке фильтров.

Насос для подачи воды в бак должен обеспечивать его  наполнение за время не больше, чем  интервалы между промывками фильтров при форсированном режиме. Забор  воды насосом, подающим воду в бак, следует  производить из резервуара фильтрованной воды. Допускается производить забор из трубопровода фильтрованной воды, если он не превышает 50 % расхода фильтрата.

Расход на промывку одного фильтра:

q_пр.=0,152 м³/с.

Продолжительность промывки 5 мин (300 с). Расход воды на промывку четырех фильтров:

Q_пр.=0,03*4*300=36 м³

Принимаем объем  промывного бака 228 м³. Отметка верхнего уровня воды в баке равна 18,53 м.

 

5. Резервуар чистой воды

Суммарная емкость  РЧВ слагается из регулирующей емкости W_р, неприкосновенного запаса воды W_нгв, рассчитанного на тушение пожаров в течение 3ч и запаса воды на промывку фильтров W_пром, т.е.

W_рчв=W_р+W_нпв+W_пром, м³

Регулирующая  емкость РЧВ определяется по совмещенному графику или таблицам подачи воды водоочистными сооружениями и насосами II-го подъема. Режим подачи воды насосами II-го подъема зависит от режима водопотребления. Поэтому для определения емкости резервуаров составляется совмещенная таблица водопотребления.

Так как мы не имеем данных по водопотреблению, для  данного курсового проекта принимаем 2 резервуара чистой воды согласно типового проекта для очистных сооружений водопровода производительностью 5000 м³/сут. 

6. Обеззараживание воды

Обеззараживание воды применяется для удаления из нее болезнетворных микроорганизмов  и вирусов.

Одним из методов  обеззараживания является хлорирование, доза для первичного хлорирования D хл-1=5мг/л, для вторичного Dхл-2=3мг/л. Хлор вводится в воду перед поступлением ее в очистные сооружения - предварительное хлорирование, и после выхода из них, перед ОЧВ – вторичное хлорирование.