Главная
База знаний "Allbest"
Строительство и архитектура
Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения
Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения
Проектирование очистных сооружений с самотечным движением воды для городского водоснабжения. Анализ качества исходной воды. Расчетная производительность станции. Выбор технологической схемы, подбор оборудования. Подсобные и вспомогательные сооружения.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.05.2015 |
| Размер файла | 545,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
Белорусский Государственный Университет Транспорта
Строительный факультет
Кафедра "Экология и рациональное использование водных ресурсов"
Курсовой проект
по дисциплине "Водоподготовка"
на тему "Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения"
Выполнила: студентка группы СВ - 41
Башаримова О.Е.
Проверила:доцент Ковалева О.В.
2009
Содержание
- Введение
- 1. Анализ качества исходной воды
- 2. Определение расчетной производительности станции
- 3. Выбор технологической схемы
- 4. Расчет реагентного хозяйства и подбор оборудования
- 4.1 Расчет вакуумно-эжекционного аппарата
- 4.2 Расчет скорых фильтров
- 4.3 Определение необходимой дозы реагента для стабилизационной обработки воды
- 4.4 Приготовление известкового молока
- 4.5 Склады реагентов
- 4.6 Дозирование реагентов
- 5. Расчет озонирующей установки
- 5.1 Компановка и расчет блока озонаторов
- 5.2 Компоновка и расчет блока осушки воздуха
- 5.3 Компоновка и расчет контактного бассейна и фильтросных пластин
- 6. Расчет пескового хозяйства
- 7. Расчет резервуара чистой воды
- 8. Зоны санитарной охраны
- 9. Подсобные и вспомогательные сооружения
- Заключение
- Литература
Введение
Среди многих отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных мест и развития промышленности, водоснабжение занимает большое и почетное место.
Водоснабжение представляет собой комплекс мероприятий по обеспечению водой различных ее потребителей, и 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 современных крупных городов в воде 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.
Производственные процессы на предприятиях большинства отраслей промышленности также сопровождаются расходованием воды. При этом предприятия некоторых отраслей промышленности и энергохозяйства потребляют количество воды, нередко значительно превосходящее коммунальное водопотребление крупных городов. Некоторые промышленные предприятия предъявляют к качеству потребляемой воды специфические требования, иногда весьма высокие. От количества и качества используемой воды и организации водоснабжения промышленного предприятия в значительной мере зависят качество и себестоимость выпускаемой продукции. Таким образом, правильная организация водоснабжения промышленных предприятий имеет большое экономическое значение.
Комплекс сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, т.е. получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям, называется системой водоснабжения, или водопроводом.
Очистные сооружения являются одним из составных элементов системы водоснабжения и тесно связаны с ее остальными элементами.
В данном курсовом проекте запроектированы очистные сооружения с самотечным движением воды для городского водоснабжения. Источником водоснабжения является река, поэтому на очистные сооружения возложены задачи осветления, обесцвечивания, устранения запахов, привкусов, а также обеззараживания воды. Вода, поданная насосами станции первого подъема, самотеком проходит последовательно все очистные сооружения и поступает в сборный резервуар чистой воды, из которого забирается насосами второго подъема и подается непосредственно потребителям. Отметка площадки очистной станции над уровнем моря составляет 130 м.
1. Анализ качества исходной воды
В соответствии с [1] осуществлен анализ качества воды источника водоснабжения и установлены показатели, превышающие нормативы.
Таблица 1 - Нормативы качества питьевой воды и действительное значение источника водоснабжения
|
Показатель |
Единицы измерения |
Норматив |
Действительное значение |
|
|
Цветность |
град |
20 |
34 |
|
|
Мутность |
мг/дм3 |
1,5 |
1,50 |
|
|
Жесткость общая |
мг/дм3 |
7,0 |
2,80 |
|
|
Окисляемость |
мг/дм3 |
5,0 |
0,70 |
|
|
Привкус |
2 |
2 |
||
|
Запах |
2 |
2 |
||
|
Железо, Fe2+ |
мг/дм3 |
0,3 |
6,90 |
|
|
Марганец, Mn2+ |
мг/дм3 |
0,1 |
0,40 |
|
|
Водородный показатель, pH |
6 - 9 |
7, 20 |
||
|
Общее солесодержание |
мг/дм3 |
1000 |
450,75 |
Установили, что за норматив выходят следующие показатели: цветность, железо, Fe2+, марганец, Mn2+.
В качестве источника водоснабжения используем подземные воды, они относятся к маломутным в зависимости от расчетной максимальной мутности и малоцветные по максимальному содержанию гумусовых веществ. Данный подземный источник относится ко второму классу.
водоснабжение питьевая очистка вода
2. Определение расчетной производительности станции
Производительность очистной станции определяется по следующей формуле:
(1)
где б - коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды, принимается в пределах 1,06-1,08;
Qmaxсут - расход воды населенным пунктом в сутки максимального водопотребления, м3/сут;
Qдоп - допустимый расход воды населенным пунктом, м3.
Допустимый расход вычисляется по следующей формуле
(2)
где tпож - расчетная продолжительность пожара, 3 часа;
m, m' - число одновременных пожаров в населенном пункте и на промышленном предприятии, принимается согласно СНиП [2];
qпож, q'пож - расход воды, л/с, на тушение одного пожара в населенном пункте и на промышленном предприятии.
Расход воды населенным пунктом в сутки максимального водопотребления определяется по формуле:
(3)
где kmaxсут - максимальный коэффициент суточной неравномерности, принимают от 1,1 до 1,3;
Qср. сут - (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно питьевые нужды в населенном пункте, м3/сут.
Следовательно число жителей в населенном пункте можно определить по формуле
(4)
где qуд - удельный рас удельный расход воды на одного жителя, принимаемый по таблицам СНиПа [2], qуд = 250л/сут.
По таблице расходов [2] воды на наружное пожаротушение в зависимости от числа жителей (в данном населенном пункте составляет 60000) и этажности застроек принимаем количество расчетных пожаров - 2 и соответствующий каждому из них расход воды на наружное пожаротушение - 55 л/с и 5 л/с на внутреннее. Для промышленного предприятия, на наружное пожаротушение - 40 л/с и внутреннее - 5 л/с.
Производительность очистной станции составит
Тогда часовой расход составит
Секундный расход
В итоге, производительность очистной станции - 21267 м3/сут, часовой расход - 886,13 м3/ч, секундный расход - 0,246 м3/с.
3. Выбор технологической схемы
Выбор той или иной технологической схемы очистной станции зависит то качества исходной воды. Воспользовавшись СНиП [2] табл.1, можно подобрать основные сооружения для очистки воды, а затем можно подобрать вспомогательные. Предварительный выбор технологической схемы для осветления и обесцвечивания воды зависит от производительности станции и от условий применения (мутность и цветность) исходной и очищенной воды. Обработка воды будет осуществляться с применением коагулянтов и флокулянтов. Наиболее эффективной технологической схемой для очистки исходной воды будет схема включающая в себя глубокую аэрацию, "сухое фильтрование", стабилизацию и обеззараживание, так как она наиболее подходит по производительности и применима к подземным водам с небольшим превышением железа, марганца и цветности рис.1.
1 - подача исходной воды; 2 - вакуумно-эжекторный аппарат; 3 - скорый фильтр; 4 - компрессор; 5 - сброс воздуха; 6 - установка для стабилизации воды; 7 - установка для обеззараживания воды; 8 - резервуар чистой воды; 9 - насосная станция второго подъема.
Рисунок 1 - Технологическая схема очистной станции
4. Расчет реагентного хозяйства и подбор оборудования
4.1 Расчет вакуумно-эжекционного аппарата
Вакуумно-эжекционный аппарат состоит из вакуумной камеры, обеспечивающей повышение величины pH путем мгновенного удаления свободной углекислоты и сероводорода, и прикрепленной к ней эжекционной камеры смешения. Внутри вакуумной камеры находится конически сходящийся насадок, переходящий в насадок Вентури. Расчет вакуумно-эжекционного аппарата сводится к определению глубины в вакуумной камере, размера насадка Вентури, производительности вакуумно-эжекционного аппарата, размеров вакуумной камеры и эжекционной камеры смешения рис. 2.
Рисунок 2 - Общая вид вакуумно-эжекционной камеры
Производительность вакуумно-эжекционного аппарата Q, м3/с, определяется по формуле
(5)
где
мкн, мнв - коэффициент расхода соответственно конически сходящегося насадка и насадка Вентури;
w - площадь поперечного сечения насадка Вентури, м2;
H - напор, м.
Для определения конической скорости истечения воды из обоих насадков v, м/с, используется формула
(6)
где
цкн, цнв - коэффициент скорости соответственно конически сходящегося насадка и насадка Вентури.
Напор воды перед насадком H, м, определяется по формуле
(7)
где
P - давление перед эжекционным аппаратом, принимаем P = 0,25МПа;
Pв - давление эжектируемого воздуха принимаем равным атмосферному, МПа.
Диаметр насадка Вентури d определяется в зависимости от исходного давления P, а его длина l = (3…4) d. Т.к. P = 0,25 МПа, d = 5 мм, l = 3 · 5 = 15 мм. Зная диаметр, определим площадь поперечного сечения насадка Вентури
(8)
Диаметр вакуумной камеры d1 определяется по соотношению в зависимости от давления P, требуемого значения глубины B и принятого d. Подбираем для P = 0,25 МПа, а соотношение площадей поперечного сечения насадка Вентури и вакуумной камеры w/w1 = 1: 16. Т.к. w = рd2/4 и w1 = рd12/4, то d1 = 4d = 4 · 5 = 20 мм. Длина вакуумной камеры определяется по формуле
(9)
где
w, w1 - площадь поперечного сечения соответственно вакуумногй камеры и насадка Вентури, м2;
k - коэффициент шероховатости: для пластмассы k = 1,2.
Количество эжекционных камер смещения Kст
(10)
где
[Fe2+], [CO2], [H2S], [O2] - концентрация в исходной воде соответственно двухвалентного железа, свободной углекислоты, сероводорода и кислоты и кислорода, мг/л.
Принимаем к расчету две камеры смешения.
Диаметр первой эжекционной камеры смешения dэi = di. Диаметр n-ой эжекционной камеры смешения принимается равным
(11)
где
dэ (n-1) - диаметр предыдущей камеры смешения, м;
вn - центральный угол раскрытия потока воды в n-ой камере смешения, град.
(12)
где
ДPp - перепад рабочего давления, МПа.
(13)
где
Pэ (n-1) - рабочее давление в предыдущей камере смешения, МПа;
Pв - давление эжектируемого воздуха, принимаемое равным атмосферному, МПа.
Рабочее давление после камеры смешения
а в последней камере Pэ2 составляет 80% от Pэ1, т.е.
Длина каждой камеры смешения определяется в зависимости от их диаметра
(14)
Тогда для второй эжекционной камеры смешения
Для равномерного эжектирования воздуха по всему периметру камеры смешения предусматриваются окна. Суммарная длина окон по периметру каждой камеры смешения принимается половине ее окружности. Высота окна определяется в зависимости от диаметра. Высота окна составляет 15 мм.
Объем эжектируемого воздуха составляет от 0,5 до 3,0 объемов обрабатываемой воды.
Принимаем три компрессорных станции ПКС 7/7 тип C (две рабочих и одна резервная со следующими основными характеристиками:
– подача - 7000 л/мин;
– давление - 7 атм.;
– ресивер - 110 л;
– мощность - 30 х 2 кВт;
– габаритные размеры, мм:
длина - 1870;
ширина - 1650;
высота - 1070;
– масса - 1100 кг
4.2 Расчет скорых фильтров
Приняты однослойные песчаные фильтры с диаметром зерен 0,7 - 1,6 мм и высота слоя 1,5 м [2]. Скорость фильтрования при нормальном режиме 8 м/ч, интенсивность промывки 16 л/ (с · м2), продолжительность промывки 7 - 8 мин, время простоя фильтра в связи с промывкой - 0,334 ч, число промывок в сутки - 2. На рисунке 3 изображен скорый фильтр.
1 - подача фильтруемой воды; 2 - распределительная трубчатая система; 3 - отвод фильтрованной воды; 4 - выпуск промывной воды; 5 - желоба для распределения фильтруемой воды и отвода промывной; 6 - подача промывной воды; 7 - отводящий канал; 8 - боковой карман.
Рисунок 3 - Скорый фильтр
Общая продолжительность фильтров
(15)
где
QО. С - расчетная производительность станции, м3/сут;
T - продолжительность работы станции в течение суток, ч;
n - число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, n = 2;
щ - интенсивность промывки фильтра, щ = 17 л/ (с · м2);
t1 - продолжительность промывки t1 = 0,12 - 0,13 ч;
t2 - продолжительность простоя фильтра в связи с промывкой (при водяной промывке - 0,33 ч, при воздушной - 0,5 ч.
Число фильтров
Площадь одного фильтра
Целесообразно принять типовую ячейку фильтра размером 3,5х5=17,5м2. Общее число фильтров 123,3/17,5 = 7 шт.
Скорость фильтрования при этом
(16)
где N - число фильтров, находящихся в ремонте (при числе фильтров на станции до 20 N1 = 1, при N = 20, N1 = 2).
В соответствии с этой формулой скорость фильтрования при форсированном режиме
Дренажная система фильтра принятой конструкции состоит из коллектора и боковых ответвлений, рассчитывается по промывному расходу
Диаметр коллектора рассчитывается по qпром и скорости движения в нем воды (1,11 м/с), d = 630 мм.
Число ответвлений дренажа при расстоянии между ними 300 мм
где B1 - ширина фильтра.
Расход воды в ответвлении
При скорости движения воды в ответвлении 1,5 - 2 м/с необходимый его диаметр равен 125 мм. На ответвлениях предусматриваются отверстия, диаметром 12 мм, площадью
Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принята равной 0,25% от площади фильтра
Число отверстий на всех отверстиях
(17)
Число отверстий на одном ответвлении
(18)
Шаг отверстий
Выбираем минимальный 150 в пределах 150…200 мм. Отверстия располагаются в 2 ряда в шахматном порядке в нижней части ответвлений.
Дренажную систему располагают у дна фильтра в толще поддерживающих слоев. Граница нижнего самого крупнозернистого слоя с размером фракций 20…40 мм находится на уровне верха трубы ответвлений (d = 125 мм) на 100 мм выше ответвлений дренажной системы. С учетом расстояния от низа трубы до дна фильтра, равного 75 мм, толщина этого слоя принимается 200 мм. Остальные три слоя с размерами фракций (снизу вверх) 10…20 мм, 5…10 и 2…5 мм, принимаются высотой по 100 мм каждый. Общая высота поддерживающих слоев: 200 + 100 + 100 + 100 = 500 мм.
Слой воды над загрузкой в скорых фильтрах должен быть не менее 2 м, конструктивное повышение стен фильтра над слоем воды - не менее 0,5 м. Следовательно, общая высота фильтра
(19)
где
Hп - общая высота поддерживающих слоев, м;
Hз - высота фильтрующего слоя, м;
Hв - число промывок каждого фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, n = 2 высота слоя воды над загрузкой, Hв = 2 м;
hк - превышение строительной высоты фильтра над уровнем воды (не менее 0,5 м).
Число желобов для сбора и отведения промывной воды
(20)
Принимаем nж = 3.
Расход промывной воды в желобе
(21)
Приняты желоба с полукруглым сечением рис.4. Ширина желоба определяется по формуле
(22)
где
K - коэффициент, принимаемый для желоба с полукруглым сечением K=2;
qж - расход воды в желобе, м3/с;
a - отношение высоты пятиугольной части желоба к половине его ширины, принимаем в пределах 1…1,5.
Рисунок 4 - Схема желоба
Полная высота желоба составляет также 0,72 м (исходя из принятого отношения высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, равного 1).
Расстояние от верхней кромки желобов до поверхности фильтрующего материала в соответствии с формулой
(23)
где
e - относительное расширение фильтрующей загрузки при промывке, %.
Верх желобов принимается горизонтальным, дно - с уклоном в сторону бокового канала.
Поскольку в канал поступает промывная вода из всех желобов, т.е. со всего фильтра, расход воды в канале равен промывному расходу. Расстояние от дна желобов до дна канала во избежание подпора должно быть не менее
(24)
где
qкан - расход воды по каналу, равный qпром, м3/с;
Bкан - ширина канала, принимается не менее 0,7 м.
Предусматривается промывка фильтров с помощью специальных промывных насосов. Вода для промывки забирается из резервуаров чистой воды, которые должны рассчитываться дополнительно на хранение объема воды на две промывки. К установке принимается 2 насоса марки Д 1250-14 (рабочий и резервный). Для удаления воздуха из дренажной системы предусматривается воздушник в виде трубы диаметром 100 мм с вентилем. Опорожнение фильтра при необходимости его ремонта или перегрузке осуществляется с помощью трубы диаметром 150 мм, подсоединяемой к трубопроводу для отвода промывных вод. Выпадающий в резервуаре осадок периодически откачивается на шламовые площадки.
4.3 Определение необходимой дозы реагента для стабилизационной обработки воды
При отсутствии данных технологических анализов, стабильновсть воды допускается определять по индексу насыщения Ланжелье IL
(25)
где pH - величина pH исходной воды;
pHS - pH равновесного насыщения воды карбонатом кальция.
(26)
где f1 (t) - функция температуры воды;
f2 (Ca2+) - функция концентрации в воде кальция;
f3 (Щ) - функция общей щелочности;
f4 (P) - функция общего солесодержания.
Т.к. IL = - 2,025, т.е. меньше нуля, то вода агрессивна.
Расчетным критерием стабильности воды является индекс Ризнера, определяемый
(27)
Т.к. IR = 11,25, т.е. больше 7, вода агрессивна.
Реагентную обработку агрессивной воды проводят в два этапа: в начальный период путем введения в воду реагента с расчетной дозой (Дщ1) обеспечиваем наращивание на внутренних стенках труб защитной карбонатной пленки, при этом создают IL ~ + 0,7; после формирования защитной пленки обработка воды с целью её сохранения ведется дозами реагента (Дщ2) при условии поддерживания IL ? 0.
Точки ввода подщелачивающих реагентов устанавливаются перед резервуарами чистой воды в профильтрованную воду.
В качестве подщелачивающего реагентной обработки необходима доза извести Дщ1, мг/л
(28)
где [CO2] св. о - концентрация углекислоты, мг/л, в исходной воде;
Щ0 - щелочность исходной воды, мг-экв/л;
p - содержание активного вещества в техническом продукте, %, принимаем 78 %;
e - эквивалентный вес щелочи, равный для извести 28 мг/мг-экв;
m1 и m2 - функции, зависящие соответственно от ([CO2] св. о/Щ0, pH) и (pHS) [график 27.7, 2].
Для второго этапа реагентной обработки необходимо извести Дщ2, мг/л
(29)
где
в - функция pH и IL, в = 0,17 [график 27.6, 2].
Также необходимо определить нужен ли дополнительный реагент для повышения щелочности воды. Для этого рассчитывается допустимая доза Дщ. доп, мг/л, по следующей формуле
(30)
где
k - коэффициент, учитывающий резерв бикарбонатной щелочности, k=0,7 - 0,8.
Если Ди/28 > Дщ. доп, то необходимо производить обработку двумя реагентами: известь и сода
Условие выполняется, следовательно, дополнительную обработку производить надо.
Произведем расчет дополнительной дозы соды
(31)
где
Дщ - доза щелочного реагента, мг/л;
в - коэффициент определяемый по графику 27.6 [5];
Щ0 - щелочность воды до ее обработки в мг-экв/л;
eщ - эквивалентный вес активного вещества щелочного реагента, для соды 53 мг-экв/л;
Cщ - содержание активной части в техническом продукте, Cщ=53 мг-экв/л
ч и о - коэффициенты, определяемы по графику 27.7 [5].
Доза щелочных реагентов для получения индекса насыщения воды карбонатом кальция (+ 0,7), учитывая что pH < 8,4 и pHs > 7,7 определяется по следующим формулам
(32)
где
b - содержание в воде до ее обработки свободной углекислоты, мг/л.
(33)
(34)
Если полученная доза щелочного реагента будет больше, определяемой по формуле
(35)
Следовательно, воду следует обрабатывать не только известью, но и содой. Добавление в этом случае извести в количестве сверх определяемого формулой (35) может привести к увеличению гидратной щелочности воды, но не будет способствовать наращиванию защитной карбонатной пленки из-за малой концентрации монокарбонатных ионов.
При этом расчетную дозу соды Na2CO3 следует принимать
(36)
где
Cс - содержание активной части Na2CO3 в соде Cс = 70 - 90 %.
Дополнительная доза соды составит 40,55 мг/л.
4.4 Приготовление известкового молока
Известь доставляется в негашеном виде и направляется в известегасилки марки С-322 производительностью 1 т/ч (размеры в плане 1,77х1,75х1,54 м) с электродвигателем АО - 42-4 мощностью 2,8 кВт. После известегасилки концентрированное известковое молоко поступает в бак, где его концентрация снижается, что сопровождается непрерывным перемешиванием.
Емкость бака для приготовления известкового молока Wи, м3
(37)
где
Qч - часовой расход воды, м3/ч;
n - время, на которое заготавливается известковое молоко, n = 6 - 12 ч;
bи - концентрация известкового молока, bи ? 5 %;
ги - объемный вес известкового молока, ги = 1 т/м3.
Принимаем цилиндрический бак, оборудованный двумя лопастными мешалками. Принимаем отношение диаметра бака к его рабочей высоте d/h = 1, т.е. d = h. Тогда
(38)
Площадь лопастей принята из расчета 0,15 м2 на 1 м3 известкового молока в баке, т.е.
(39)
Мощность электродвигателя-мешалки С-322 с горизонтальными лопастями
(40)
где
с - объемный вес перемешиваемого раствора, с = 1000 кг/м3;
hи - высота лопасти, hи = 0,25 м;
n - скорость вращения мешалки, n = 0,67 об/с;
d0 - диаметр окружности, описываемой концом лопасти, d0 = 1,8 м;
z - количество парных лопастей на конце мешалки, z = 2;
з - коэффициент полезного действия передаточного механизма и редуктора, з = 0,6;
ш - коэффициент сопротивления для увеличения сечения струи жидкости, перемещаемой лопастью мешалки, по сравнению с высотой мешалки, т.к. d/hи =7,2, то ш = 1,34.
4.5 Склады реагентов
Для хранения извести необходимо устройство склада, рассчитанного на 30-суточную наибольшую потребность в реагентах. Склады должны примыкать к помещению, где установлены баки для приготовления раствора.
Площадь склада Fскл, м2, определяется по формуле
(41)
где
Ди - расчетная доза извести по максимальной потребности, г/см3;
T - продолжительность хранения извести на складе, сут;
б - коэффициент для учета дополнительной площади проходов на складе, б = 1,15;
сс - содержание безводного продукта в извести, сс = 33,5 %;
G0 - объемный вес извести при загрузке склада навалом, т/м3;
hи - допустимая высота слоя извести на складе, hи = 2 м.
4.6 Дозирование реагентов
Расчетная производительность насосов-дозаторов qи, м3/ч
(42)
где
bр - концентрация раствора реагента, %;
г - удельный вес единицы раствора реагента, при bр = 10 % г = 1,1071 г/см3.
Подбираем 2 насосов-дозаторов марки НД - 1200/6и со следующими характеристиками:
номинальная производительность, л/ч - 1200;
мощность электродвигателя, кВт - 1,7;
диаметр плунжера, мм - 60;
длина хода плунжера, мм - 60;
число двойных ходов, мин - 141;
размеры, мм:
длина - 875;
ширина - 319;
высота - 672;
расстояние между отверстиями для болтов, мм:
А - 125;
Б - 342;
условные диаметры присоединительных трубопроводов, мм - 25;
вес дозатора с электродвигателем, кг - 135.
5. Расчет озонирующей установки
Максимальный расчетный расход озона
(43)
где
Q - расход озонируемой воды, Q = 21267 м3/сут;
qоз - максимальная доза озона, qоз = 4 г/м3.
Продолжительность контакта с воды с озоном t = 7 мин.
Выбираем озонатор трубчатого типа ОП-6, со следующими характеристиками:
номинальная производительность по озону - 2 кг/ч;
концентрация в озоно-воздушной смеси - 14 - 16 %;
средний расход воздуха - 80 м3/ч;
напряжение на электродах - 10 кВт.
5.1 Компановка и расчет блока озонаторов
Озонаторы трубчатой конструкции типа ОП-6, разработанные Гипрокоммунводом имеют производительность qт. о = 425 г/ч. Поэтому озонирующая установка должна быть оборудована
Примем 12 озонаторов для удобства компоновки, смонтированных в три блока. Блок озонирующей установки характеризуется следующими техническими данными: производительность по озону 3 · 425 = 1275 г/ч; давление газа в генераторе озона p = 1,65 ати; концентрация озона в воздухе P1 = 12 г/л.
Для обеспечения надежности работы озонаторов, примем 9 рабочих и 3 резервных.
Мощность электроэнергии, подводимой к озонатору, является функцией напряжения и частоты тока и может быть определена по формуле
(44)
где
Q - частота тока, Гц;
Cд - емкость диэлектрика, Ф;
Cа - емкость разрядного зазора, Ф;
C - средняя емкость установки, Ф.
(45)
где
e0 - потенциал разряда через зазор, Ф;
eм - наивысшее напряжение тока, проходящего через электроды, В.
Для озонаторов рассматриваемой конструкции можно применять f = 50 Гц; Cд = 3,1 мкФ, или 3,1 · 10-6 Ф; Cа = 0,4 мкФ, или 0,4 · 10-6 Ф; отношение Cа/C = 0,4/0,36 = 1,1; eм = 10000 В.
Величина потенциала разряда через зазор составляет 2000 В на каждый линейный миллиметр зазора. Так как в озонаторе принятого типа разрядный зазор равен 2,5 мм, то потенциал разряда будет e0 = 2000 · 2,5 = 5000 В.
Тогда
Для определения активной мощности генератора озона надо учесть значение cos ц, равное 0,54.
Следовательно, активная мощность озонатора составит
(46)
Т.о., удельная затрата электроэнергии на выработку 1 кг озона выразится величиной
(47)
Активная мощность блока из четырех озонаторов будет
(48)
Полная мощность четырех генераторов в одном блоке
(49)
Необходимо иметь в виду, что 85 - 90 % электроэнергии, потребляемой для производства озона, затрачивается на тепловыделение. В связи с этим надо обеспечить охлаждение электродов озонаторов. На 1 кВт активной мощности озонатора расход воды для охлаждения qохл = 230 л/ч, а на весь озонатор
(50)
Для блока из четырех озонаторов расход охлаждающей воды будет, следовательно, 1,75 · 4 = 7 м3/ч. При определении расчетного расхода воздуха надо иметь в виду, что озон вырабатывается не в чистом виде, а в смеси с воздухом. Концентрация озона в озоно-воздушной смеси P0 = 12 г/м3, что в переводе на объем воздуха равно P'0 = 12/1,655 = 20 г/м3 (1,655 - отношение плотности озона к плотности воздуха). Тогда расход воздуха, необходимый для наиболее эффективного действия одного генератора, с учетом коэффициента запаса K = 1,15 будет равен
(51)
а для всей установки из 12 озонаторов
(52)
Так как озонирующая установка обрабатывает qв = 886,13 м3/ч воды, то оптимальное отношение расхода воздуха к расходу воды получится равным
Воздух к озонаторам подается воздуходувками, которые должны обеспечивать следующие отношения между объемом воздуха и расходом обрабатываемой воды: 0,27: 1; 0,5: 1 и 1: 1.
Расчет воздуходувок ведется на максимальную потребность, т.е.1:
1. При расходе воздуха 886,13 м3/ч с учетом потерь, равных 10 %, это составит
Приняты две ротационные воздуходувки РМК-3 производительностью каждая 10 м3/мин, с рабочим давлением 0,8 ати.
При соотношении объемов воздуха и воды 0,27: 1 будет работать одна воздуходувка.
Необходимая мощность на валу воздуходувки
(53)
где
N0 - удельная мощность на валу, зависящая от рабочего давления, N0=1,89.
Мощность электродвигателя с учетом к. п. д. и пускового момента
5.2 Компоновка и расчет блока осушки воздуха
Воздух, подаваемый в озонаторы для производства озона, должен быть предварительно осушен. Наличие влаги даже в количестве 0,04 - 0,05 г на 1 м3 воздуха уже отражается на производительности озонатора. Более высокая влажность воздуха значительно снижает выход озона и ведет к перерасходу электроэнергии. Поэтому предусматривается устройство блока осушки; после пропуска через него абсолютная влажность воздуха не превышает 0,04 г/м3.
Два блока осушиваются одним блоком осушки, и один одним, в состав которого входят один воздухоотделитель и два адсорбера; один из них находится в действии, а второй регенерируется.
Адсорберы представляют собой стальные цилиндры, заполненные поглотителем влаги (алюмогелем или силикагелем). Продолжительность осушки воздуха в первом адсорбере 8 ч, а регенерации второго адсорбера 3 - 4 ч с последующим его охлаждением еще в течение 3 - 4 ч. Адсорберы переключаются с сушки на регенерацию автоматически. Регенерация сорбента производится неосушенным атмосферным воздухом с номинальным содержанием влаги 15,2 г/м3 при температуре 20 0С. Потребность в таком воздухе для каждого блока осушки составляет Qр. в = 250 м3/ч. Нагнетание воздуха для регенерации сорбента выполняется центробежным вентилятором высокого давления.
Мощность электродвигателя вентиляторов
(54)
где
K1 - коэффициент запаса, K1 = 1,2;
H - требуемый напор после вентилятора, H = 400 мм вод. ст.;
з - коэффициент полезного действия, з = 0,25.
Каждый вентилятор работает по 12 ч в сутки.
Температуру воздуха, поступающего для регенерации, надо повышать до 260 0С. Для этой цели служит специальный воздухонагреватель в виде стального сварного резервуара, оборудованный системой термоэлементов.
В каждом блоке осушки имеется один воздухонагреватель мощностью 20 кВт (соответствующий принятой системе термоэлементов).
Некоторые элементы озонирующей установки требуют охлаждения, которое осуществляется постоянной циркуляцией воды по прямоточной схеме.
Расход воды на охлаждение достигает 2,5 % суточной производительности озонирующей установки.
5.3 Компоновка и расчет контактного бассейна и фильтросных пластин
Для введения озоно-воздушной смеси в обрабатываемую воду применяется много различных устройств: водоструйные эжекторы, дырчатые или фильтросные трубы; фильтросные пластины. Наиболее тонкое распыление достигается фильтросными пластинами, заделанными в специальные короба; они размещаются по дну контактных бассейнов. Площадь поперечного сечения контактного бассейна в плане составит
(55)
где
Qч - расход обрабатываемой воды, м3/ч;
t - продолжительность контакта, t = 5 - 10 мин;
n -
количество контактных бассейнов не менее двух;
h - глубина контактного бассейна глубиной h = 4,5 - 5 м.
Проектируются два контактных бассейна глубиной 4,5 м. Продолжительность контакта t = 7 мин = 0,117 ч.
Тогда при соотношении объемов воздуха и воды 1: 1 получим
Размер бассейна в плане 3,3 х 3,5 м.
Для равномерного распыления озонированного воздуха применены фильтросные пластины 300 х 300 мм с отверстиями 60 мк.
Расчетный расход воздуха на оба контактных бассейна при соотношении объемов воздуха и воды 1: 1 составит 25 м3/мин.
Следовательно, количество фильтросных пластин будет
(56)
Т.о., в каждом контактном бассейне надо разместить по 84 пластины общей площадью 84 х 0,32 = 7,56 м2. Это составляет 66 % к площади дна бассейна.
Пластины вставляются в специальные короба размером в плане 3300 х 300 мм и высотой 300 мм. В каждом коробе помещается по 14 пластин. Два смежных короба образуют секцию из 28 пластин. В бассейне размещаются три параллельные двухкоробчатые секции (рис.5).
Озоно-воздушная смесь подводится к фильтросным пластинам по винипластовым трубам d = 100 мм.
Обрабатываемая вода поступает в верхнюю часть бассейна, где проложена горизонтальная дырчатая труба D = 500 мм.
Рисунок 5 - Схема размещения секций фильтросных пластин в контактном бассейне
Т.о., озонированный воздух и обрабатываемая вода движутся во встречных направлениях. Это ускоряет процесс растворения озона и повышает эффект обработки воды.
6. Расчет пескового хозяйства
В установках пескового хозяйства предусматривается подготовка карьерного песка, как для первоначальной загрузки фильтров, так и для ежегодной его догрузки в размере 10 % общего объема песчаного фильтрующего материала. Кроме того, необходимо периодическая отмывка загрязненной загрузки.
Объем песка, загружаемого в фильтры перед пуском станции, Wп, м3
(57)
Годовая потребность в дополнительном количестве песка Wд, м3
(58)
Принимаем, что в карьерном сырье содержится 55 % песка, пригодного для загрузки фильтра. Тогда потребность в карьерном сырье перед пуском станции Wп', м3, составит
(59)
Годовая потребность в карьерном песке для его дозагрузки в фильтры Wд', м3
(60)
Песковая площадка принята асфальтирования с размером в плане 17 х 17 м (то есть площадью 289 м2), в том числе размер отделения для складирования карьерного сырья 12 х 9 м.
Объем складированного сырья Wс, м3, при высоте слоя 0,5 м составит
Сортировка и отмывка производится в классификаторе ТКП-4 производительностью qк' = 5 м3/ч исходного сырья. Продолжительность работы классификатора перед пуском станции tк, ч
(61)
Продолжительность работы классификатора для догрузки фильтров tд, ч в год
(62)
Объем расходуемой воды перед пуском станции
классификатором (Qч = 300 м3/ч) qк, м3
(63)
бункером-питателем (10 %) Qб, м3
(64)
Суммарный расход воды Q, м3
(65)
Объем расходуемой воды при догрузке песка
классификатором qд', м3/год
(66)
бункером-питателем (10 %) Qбд, м3/год
(67)
Общий расход исходной воды Qд, м3/год
(68)
7. Расчет резервуара чистой воды
Для повышения надежности системы водоснабжения применяют резервуары чистой воды для хранения в них регулирующего, противопожарного и аварийного запасов воды. Общее число резервуаров в одном узле системы должно быть не менее двух.
В РЧВ должна обеспечиваться циркуляция воды и обмен всей воды в течение не менее 5 суток. Внутренняя поверхность резервуаров, используемых для сохранения питьевой воды должна быть оштукатурена или покрыта полимерными пластами.
Объем резервуара чистой воды WРЧВ, м3, определяется по формуле
(69)
где
Wр - регулирующий объем, м3;
Wпож - запас воды на пожаротушение, м3;
Wф - объем воды для технологических целей (промывку фильтров), м3.
(70)
где
Qсут. max - расход воды в сутки максимального водопотребления, м3/сут;
Kч - коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости или сети водопровода с регулирующей емкостью, определяемой как отношение максимального часового отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления;
Kн - отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость при станциях водоподготовки, насосных станциях или в сеть водопровода с регулирующей емкостью к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления.
Максимальный часовой отбор воды непосредственно на нужды потребителей, не имеющих регулирующих емкостей, следует принимать равным максимальному часовому водопотреблению. Максимальный часовой отбор воды из регулирующей емкости насосами для подачи в водопроводную сеть при наличии на сети регулирующей емкости определяется по максимальной часовой производительности насосной станции.
В емкостях на станциях водоподготовки следует предусматривать дополнительно объем воды на промывку фильтров.
Тогда регулирующий объем воды
Расход воды на противопожарные нужды 2187 м.
Расход воды на промывку фильтров рассчитывается
(71)
где
N - количество промывок, сут;
q - расход одного контактного осветлителя, м3/сут;
t - продолжительность промывки одного осветлителя, ч.
Полный объем резервуара чистой воды составит
Принимаем два резервуара чистой воды каждый объемом 2000 м3 с размерами в плане 18 х 24 х 4,8 м.
8. Зоны санитарной охраны
Зоны водопровода включают в себя зону источника водоснабжения в месте забора воды, зону и санитарно - защитную полосу водопроводных сооружений и санитарно - защитную полосу водоводов.
Зона источника водоснабжения в месте забора воды состоит из трех поясов: первого - строгого режима, второго и третьего режимов ограничений. Зона водопроводных сооружений состоит из первого пояса и полосы.
Границы первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения устанавливали на расстояниях от водозабора:
вверх по течению - не менее 200 м;
вниз по течению - не менее 100 м;
по прилегающему к водозабору берегу - не менее 100 м от уреза воды при летнее - осенней межени, в направлении к противоположному берегу - при ширине реки менее 100 м;
вне акваторий противоположный берег составляет 50 м от уреза воды, при летнее - осенней межени и при ширине реки более 100 м полоса акватории не менее 100 м.
Границы второго пояса зоны водотока устанавливаем:
вверх по течению, включает притоки;
вниз по течению не менее 250 м;
боковые границы - на расстоянии от уреза воды при летнее - осенней межени - 500 м.
Границы третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения - вверх и вниз по течению водотока или во все стороны по акватории реки такие же как для второго пояса; боковые границы - по водоразделу, но не более 3ч5 км от реки.
Границы первого пояса зоны водопроводных сооружений должна совпадать с ограждением площадки сооружений. Предусматриваем на расстоянии:
от стен резервуаров, фильтров - не менее 30 м;
от стен остальных сооружений и стволов водонапорных башен - не менее 15 м.
Санитарно-защитная полоса вокруг первого пояса зоны водопроводных сооружений, расположенных за пределами второго пояса зоны источника водоснабжения, имеет ширину не менее 100 м.
Ширина санитарно-защитной полосы водоводов, проходящих по незастроенной территории, принимаем от крайних водоводов: при прокладке сухих грунтах не менее 10 м, при диаметре до 1000 мм.
9. Подсобные и вспомогательные сооружения
В зданиях станций водоподготовки необходимо предусматривать лаборатории, мастерские, бытовые и другие вспомогательные помещения
Состав и площади помещений надо принимать в зависимости от назначения и производительности станции, а также источника водоснабжения.
Таблица 2 - Подбор подсобных помещений в зависимости от производительности
|
Помещения |
Площади, м2, лабораторий и вспомогательных помещений при производительности станций, м3/сут |
|
|
10 000-50 000 |
||
|
1. Химическая лаборатория |
40 |
|
|
2. Весовая |
6 |
|
|
3. Бактериологическая лаборатория |
20 |
|
|
4. Средовочная и моечная |
10 |
|
|
5. Помещения для хранения посуды и реактивов |
10 |
|
|
6. Кабинет заведующей лабораторий |
8 |
|
|
7. Местный пункт управления |
Назначается по проекту диспетчеризации и автоматизации |
|
|
8. Комната дежурного персонала |
15 |
|
|
9. Контрольная лаборатория |
10 |
|
|
10. Кабинет начальника станции |
15 |
|
|
11. Мастерская для текущего ремонта мелкого оборудования и приборов |
15 |
|
|
12. Гардеробная, душ и санитарно-технический узел |
По СНиП 2.09.04-87* |
Заключение
В данном курсовом проекте был выполнен анализ качества исходной воды, определена расчётная производительность очистной станции, произведён расчёт всех сооружений станции очистки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения:
сооружения реагентного хозяйства (растворные и расходные баки, насосы-дозаторы, воздуходувки, смесители)
скорые фильтры
сооружения повторного использования промывной воды
установки для озонирования и хлорирования воды
резервуары чистой воды
песковые площадки
зоны санитарной охраны
В графической части проекта выполнен генеральный план очистных сооружений и основных объектов с указанием основных размеров сооружений а также план здания реагентного хозяйства с указанием расположения всех помещений и технологического оборудования.
Литература
1. СанПиН 10-124 РБ-99. Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
2. СНБ 4.01.02 - 03. Противопожарное водоснабжение. - Введ.01.07.04 - Минск: Минскстройархитектура, 2004.
3. СНиП 2.09.04-87. Административные и бытовые здания. - Введ.01.07.94 - Москва: Госстрой Россия, 1994.
4. СниП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения, М.: Стройиздат, 1985.
5. Лихачев, Н.И. Канализация населенных мест и промышленных предприятий / Н.И. Лихачев, И.И. Ларин, С.А. Хаскин и др.; Под общ. ред. В.Н. Самохина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1981. - 639с.
6. Кожинов В. Ф Очистка питьевой и технической воды, М.: Стройиздат, 1971.
7. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф., Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. - М.: Стройиздат, 1984.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Сущность, классификация, основные элементы систем водоснабжения. Режим подачи воды и работы водопроводных сооружений. Требования в отношении напоров. Проектирование схем и систем водоснабжения. Требования к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения.
контрольная работа [31,5 K], добавлен 26.08.2013- Обеспечение надежного функционирования наружного противопожарного водоснабжения городского поселения
Источники противопожарного водоснабжения городских и сельских поселений. Насосные пожарные станции. Гидравлический расчет водопроводной сети на пропуск хозяйственно питьевого и производственного расхода воды. Эксплуатация противопожарного водоснабжения.
дипломная работа [703,9 K], добавлен 17.06.2014 Разработка мероприятий по экономии и рациональному использованию водных ресурсов на предприятии РУП "Гомсельмаш". Анализ качества исходной воды, технологическая схема ее очистки. Расчет и подбор оборудования по всем сооружениям; индекс стабильности воды.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 06.02.2014Основные источники водоснабжения и требования к качеству воды. Водные ресурсы РФ на современном этапе. Сети и сооружения системы водоснабжения. Проблемы обеспечения качества питьевой воды в населенных пунктах России. Пути решения проблем в водоснабжении.
курсовая работа [53,5 K], добавлен 31.05.2013Канализационные сети и сооружения. Общие сведения о водоснабжении и канализации. Качество воды поверхностных источников. Отличие системы водоснабжения от системы канализации. Сточные воды и их классификация. Система водоснабжения населенного места.
дипломная работа [20,0 K], добавлен 05.01.2009Определение расчетных расходов воды в сутки максимального водопотребления. Выбор схемы водоснабжения и трассировки водопроводной сети. Выбор насосов станции второго подъема. Размер водоприемных окон и сеточных отверстий водозаборных сооружений.
курсовая работа [462,5 K], добавлен 04.02.2011Назначение и классификация инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения. Виды и способы подачи воды. Гидравлический расчёт водопроводной сети системы водоснабжения и расхода воды городом на хозяйственные нужды.
контрольная работа [830,1 K], добавлен 11.02.2013Геолого-гидрогеологические условия района работ по водоснабжению. Характеристика месторождения подземных вод. Определение размеров водопотребления. Оценка качества воды и выбор источника водоснабжения. Описание мероприятий по улучшению качества воды.
курсовая работа [471,5 K], добавлен 24.11.2012Системы и схемы водоснабжения при использовании поверхностных и подземных источников воды. Нормы и режим водопотребления. Определение расчетных расходов воды. Схемы водопроводных сетей и правила их трассирования. Устройство водонапорных башен и насосов.
реферат [4,4 M], добавлен 26.08.2013Проект хозяйственно-питьевого водоснабжения жилого дома от существующего городского хозяйственно-питьевого водопровода. Выбор системы канализации и внутреннего водостока и их проектирование. Система мусороудаления, электроснабжение и электрооборудование.
дипломная работа [147,9 K], добавлен 22.07.2011
