Расчет водоснабжения

Фильтры применяют в качестве второй ступени очистки в ступенчатой схеме водоподготовки. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок, дробленые антрацит и керамзит, а также другие материалы. Фильтры и их коммуникации рассчитывают на работы при нормальном режиме и форсированном(часть фильтров находится в ремонте) режимах. На станциях с количеством фильтров до 20 предусматривают возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве - двух фильтров.

Расчетные скорости фильтрования при нормальном и форсированном режимах, в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, технологии ее обработки перед фильтрованием и других местных условий по табл. 21 [1] с учетом обеспечения продолжительности работы фильтров между промывками не менее: при нормальном режиме 8 - 12 ч, при форсированном режиме или полной автоматизации промывки фильтров - 6 ч.

Принимаем однослойные скорые фильтры с загрузкой различной крупности, материал загрузки - кварцевый песок.

Диаметр зерен: наименьших - 0,5 м;

наибольших - 1,2 м;

эквивалентный - 0,7-0,8м.

Коэффициент неоднородности загрузки 1,8-2.

Высота слоя 0,7-0,8 м.

Скорость фильтрования:

- при нормальном режиме V=5-6 м/ч;

- при форсированном режиме V=6-7,5 м/ч.

Общую площадь фильтров определяют по формуле:

F = = =171,81 м,

где F - общая площадь фильтров, м;

Т - продолжительность работы станции в течении суток, ч;

V - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

n - число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

- интенсивность промывки фильтра, л/(с*м), принимаемая по табл. 23 [1];

t - продолжительность промывки, ч, принимаемая по табл. 23 [1];

t - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой - 0,33 ч.

Количество фильтров на станции производительностью более 1600 м/сут принимают не менее четырех. При производительности станции более 8 -10 тыс. м/сут количество фильтров определяют с округлением до ближайших целых чисел по формуле:

N = 0,5 = 0,5 = 6,5,

где N - количество фильтров на станции.

Принимаем 7 фильтров.

При этом должно обеспечиваться соотношение:

V= = = 7 м/ч,

где V - скорость фильтрования при форсированном режиме, м/ч;

N - число фильтров, находящихся в ремонте.

Условие выполняется.

Определим площадь одного фильтра:

F===24,5 м.

Принимаем фильтры без центрального кармана, т.к. F<30 м,

в плане 46,2 м.

Трубчатую распределительную (дренажную) систему большого сопротивления, предназначенную для сбора фильтрата и подачи промывной воды, рассчитывают по промывному расходу:

q = · F = 12 · 24,5 = 294,0 л/с,

где q - промывной расход, л/с;

F - площадь фильтра, м.

Диаметр коллектора распределительной системы определяют по формуле:

d = = = 0,56 м,

где d - диаметр коллектора распределительной системы, м;

q - промывной расход, м/с;

V - скорость движения воды в коллекторе, равная 0,8-1,2 м/с.

Принимаем d=600 .

Количество ответвлений дренажной системы определяют по формуле:

n = = = 24,

где n - количество ответвлений дренажной системы;

b - ширина фильтра (длина стороны фильтра в направлении оси коллектора или центрального канала), м;

a - расстояние между осями ответвлений, равное 0,25 - 0,35 м.

Диаметр ответвлений определяют по промывному расходу в одном ответвлении и скорости движения воды в нем

d = = = 0,088 м,

где d - диаметр ответвления, м;

q - промывной расход, м/с;

V- скорость движения воды в ответвлении, равная 1,6 - 2 м/с.

Принимаем d=100 мм.

На ответвлениях, при наличии поддерживающих слоев, принимаем отверстия диаметром 12 мм на расстоянии 150 - 200 мм друг от друга.

Для сбора и отведения промывной воды предусматривают желоба пятиугольного сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м. Ширину желоба определяют по формуле:

В = К = 2,1 = 0,47 м,

где В - ширина желоба, м;

К - коэффициент, принимаемый для желобов для пятиугольного сечения - 2,1;

q - расход воды в желобе, м/с;

a - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое в пределах 1-1,5.

Найдем расход промывной воды в одном желобе:

q===0,098 м/с.

По ширине желоба и принятому значению a определяют полную высоту желоба:

H = 0,5 · В · (1 + а) = 0,5 · 0,47(1 + 1) = 0,47 м,

где H - полная высота желоба, м;

В - ширина желоба, м.

Расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки определяют по формуле:

h = = + 0,3 = 0,19 м,

где h - расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки, м;

H - высота фильтрующей загрузки, м;

а - относительное расширение фильтрующей загрузки, %, принимаемое по табл.23 [1].

Т.к. H> h, то h конструктивно принимаем на 5 см больше полной высоты желоба.

Верх желобов проектируют строго горизонтально, дно - с уклоном 0,01 в сторону сборного кармана. В фильтрах со сборным карманом расстояние от дна желоба до дна кармана определяют по формуле:

Н = 1,73 + 0,2 = 1,73 + 0,2 = 0,65 м,

где Н - расстояние от дна желоба до дна кармана, м;

q - промывной расход, м/с;

В - ширина кармана, принимаемая не менее 0,7м;

g - ускорение свободного падения, м/с.

Промывку фильтров осуществляют чистой водой с помощью специальных насосов. При использовании насосов забор воду осуществляют из резервуаров чистой воды. Принимаем насосы 1 рабочий и 1 резервный типа HS 200150300, n = 1450 мин, с подачей Q = 300 л/с и напором H = 10 м, диаметр колеса 240 мм.

Скорость движения воды в трубопроводах, подающих и отводящих промывную воду, принимают 1,5-2 м/с.

Для удаления воздуха из дренажной системы фильтра на коллекторе предусматривают воздушник диаметром 75-100 мм, для опорожнения фильтра - спускные трубы диаметром 100-200 мм.

Полную высоту фильтра определяют по формуле:

Н = Н + Н + Н + Н + h,

где Н - полная высота фильтра, м;

Н - общая высота поддерживающих слоев, м, принимаемая по табл. 22 [1];

Н - высота фильтрующей загрузки, м, принимаемая по табл. 21 [1];

Н - высота слоя воды над фильтрующей загрузкой, принимаемая не менее 2 м;

Н - дополнительная высота, м;

h - превышение строительной высоты над уровнем воды (не менее 0,5 м).

При выключении части фильтров на промывку и при работе оставшихся фильтров с постоянной скоростью фильтрования, предусматривают над нормальным уровнем воды в фильтрах дополнительную высоту, которую определяют по формуле:

Н = ,

где Н - дополнительная высота, м;

W - объем воды, м, накапливающийся за время простоя одновременно промываемых фильтров;

F - суммарная площадь фильтров, м, в которых происходит накопление воды.

Подача одного фильтра будет равна:

Q = = 116,4 м/ч,

W= Q · t = 116,4 · 0,33 = 38,42 м,

F = F · N = 24,98 · 7 = 174,86 м

Н==0,22 м.

Н=0,35+0,8+2+0,22+0,5=3,88 м.

3.9 Обеззараживание воды

В технологии водоподготовки известно много методов обеззараживания, которые можно классифицировать на четыре основные группы: термический; с помощью сильных окислителей; олигодинами (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных наиболее широко применяют методы второй группы. В качестве окислителей используют хлор, диоксид хлора, озон и т.д. В свою очередь, из перечисленных окислителей, на практике отдают предпочтение хлору и озону. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов.

3.9.1 Хлорирование воды

Принимаем дозу хлора для предварительного хлорирования 5 мг/л. Необходимый объём хлора определяем по формуле:

q_x = D_x · Q_ч/1000

где D_x - доза хлора, мг/л;

Q_ч - производительность очистной станции, м³/ч;

q_x = 10 · 847,67/1000 = 8,477 кг/ч

Принимаем два хлоратора (1 резервный, 1 рабочий) марки ЛК - 10 (СП) для предварительного хлорирования.

Принимаем дозу хлора для обеззараживания воды 1 мг/л, тогда доза хлора составит:

q_x = 3 ·847,67 /1000 = 2,54кг/ч

Принимаем два хлоратора для обеззараживания (1раб., и 1рез.) марки ЛК-10 (СП). Хранение хлора осуществляется в бочках максимальной вместимостью 500л. Потребное количество хлора определяем по формуле:

Q_x = 720 · q_x,

где q_x - расход хлора, кг/ч.

Q_x = 720 · 10,713 = 7713 кг

Количество бочек для хранения хлора определяем по формуле:

n = Q_x / М_x = 7713,36/500 = 15 шт.

Принимаем 15 бочек. Вместимостью -400

3.10 Подбор трубопроводов по таблице Шевелева

· Трубопровод для отвода осветленной воды с расходом Q = 114 л/с и скоростью V = 1,03 м/с имеет диаметр d = 300 мм;

114 / 4 = 28,5 л/с, d = 100 мм, V = 1,01 м/с.

· Трубопровод для подачи исходной воды в осветлитель с расходом Q = 114 л/с и скоростью V = 1,03 м/с имеет диаметр d = 300 мм;

Q = 114 / 4 = 28,5 л/с, V = 0,58 м/с, d = 100 мм;

Q = 114 / 8 = 14,25 л/с, V = 0,73 м/с, d = 100 мм.

· Обводной трубопровод с расходом Q = 114 л/с и скоростью V=1,03 м/с имеет диаметр d = 300 мм.

· Трубопроводы для подачи и отвода воды на фильтр с расходами Q=114 л/с и скоростью V = 1,47 м/с имеет диаметр d = 300 мм;

114 / 7 = 16,28 л/с, d=100 мм, V = 1,25 м/с.

· Трубопроводы для подачи и отвода промывной воды с расходами Q=294 л/с и скоростью V = 0,77 м/с имеет диаметр d = 600 мм;

294 / 7 = 42 л/с; V = 0,81 м/с, d = 250 мм.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/ Госстрой России. - М.: ГУП ЦПП, 2007.-128с.

Оборудование водопроводно-канализационных сооружений / Под. Ред. А.С. Москвитина. - М.: Стройиздат, 1979. - 430 с., ил - (Справочник монтажника)

Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий; Под ред. И.А. Назарова. - М.: Стройиздат, 1977. - 288с.

Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды. В двух частях. Ч - 1, Ч - 2/ Л.А. Кульский, И.Т. Гороновский, А.М. Когановский, М.А. Шевченко. - Киев: Наука думка, 1980. - 1206 с.

Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справочное пособие. - М.: Стройиздат, 1984. - 116 с.

Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации./ Под ред. А.К.Перешивкина. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: С 576. ил.. 1978.

Оборудование водопроводно-канализационных сооружений./ Под ред. А.С.Москвитина. -М.: Стройиздат, С 430, ил., 1979.

СниП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстрой СССР, С 56, 1986.

Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий / Под ред. И.А.Назарова. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Стройиздат, С 288, ил., 1977.

10. Тугай A.M., Терновцев В.Ю. Водоснабжение. Курсовое проектирование: Учебн. пособие для вузов. -- Киев: Высш.шк. Головное изд-во, С 208, 1980.

11. Л.Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. Учебник для вузов. М., Стройиздат, С 304, 1976.

12. Шевелев ФА,, Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ.пособие. Изд.6-е доп - М.: Стройиздат, С 116. 1984 г.

1З. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Гос-стой России.- М: ГУП ЦПП, 1997 - 128 с.

14. Лашкивская Н.Д., Лашкивский.Б.П. Водопроводные очистные сооружения. Очистка природных под. - Томск: ТГАСУ 1998 - 54с.

15. Кожинов В.Ф. очистка питьевой и технической воды. Примеры и расчеты. 3-е изд. - М.: Стройиздат, 300 с.