Дипломная работа: Водоснабжение города и промышленных предприятий

h3 = hп +0,15=0,5+0,15=0,65 м;

Расчет водоводов ( самотечных, всасывающих и напорных) выполняется применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации.

Диаметр водоводов принимается по [3] при расчетном расходе воды в одной секции водозабора для нормальных условий эксплуатации:

                                      Qр = 0,27 м3/с;               D = 600 мм.

Скорости течения воды в водоводах при нормальных условиях эксплуатации принимаются по [4, табл.2.5]: 1,02 м/с - в самотечных водоводах и 1,29 м/с - во всасывающих.

Принятый диаметр самотечных труб проверяем на незаиляемость транспортируемыми по водоводу мелкими наносами, по формуле:

где, v – средняя скорость течения воды в водоводе, м/с;

v* - динамическая скорость, принимается:

v* = 0,007*v = 0,007*1,02=0,0714 м/с;

А – параметр, принимаемый 9;

d – средневзвешанный диаметр наносов, 25мм;

ρ – средняя мутность воды в период половодья, 1,3 кг/м3;

ω – гидравлическая крупность, 11,6 мм/с;

Потери напора в водоводах (по длине) определяются по формуле:

h = i * L

где, i - пьезометрический уклон, определяемый согласно [3];

L - длина водовода, м;

Потери напора в самоточном водоводе (по длине) равны:

  h = 0,00209 * 72 = 0,15 м

Потери напора во всасывающем водоводе (по длине) равны:

hвс = 0,00421* 19 = 0,08 м

Наивысшая допустимая отметка оси насоса определяется по формуле:

ОН=Мин УВ+(10-∆hg)-∑hп-v2/2g =72,5+(10-5)-0,52-0,4=76,58 м

где, Мин УВ - отметка миним. расчетного уровня воды в реке, м;

10-∆hg – приведенная высота атмосферного давления и допустимый кавитационный запас насоса, м;

Shп – сумма потерь напора при движении воды в сооружениях от водоприемных отверстий до насоса при аварийных условиях эксплуатации (т.е. потери напора в решетке, водоприемнике, самоточном водоводе, на местных сопротивлениях водовода, в сетке, во всасывающем водоводе, на местных сопротивлениях всасывающего водовода), м;

V2/2q - скоростной напор во всасывающем патрубке насоса:

V2/2q = 2,782/2*9,81 = 4м

Потери напора на местных сопротивлениях во всасывающем водоводе определяются по формуле:

ζ - коэффициент местных сопротивлений, равный [4, прил.3]:

0,5 – для колена;

0,4 – длявходной воронки;

0,4 – для перехода;

0,05 - для полностью открытой задвижки;

Shп = Σh1-2 + hвс+ Σhм.с=0,33+0,08+0,11 =0,52м

Принимаем ось насоса на отметке 76,5 м.

Неразмывавающая скорость течения воды при проверке неразмываемости дна и определении крупности камня для крепления определяем по формуле:

где, d0 – средневзвешанный диаметр отложений дна русла или каменного крепления, 0,3 мм;

H – глубина потока, м;

4.6. Описание конструктивных решений

Двухсекционный водоприемник с двусторонним втеканием воды имеет в плане удобообтекаемую форму. Корпус водоприемника выполнен сварным из машиностроительной стали. Самотечные водоводы проходят через водоприемник и заглушены с внешней стороны. Заглушки могут быть сняты для очистки самоточных водоводов. К самотечным водоводам присоединены вертикальные стояки, заглушенные в верху.

Водоприемные отверстия размером 0,6 х 0,8 м по четыре в каждой секции расположены с обоих сторон водоприемника и соединены со стоками косыми сужающимися коробами. Форма коробов за отверстиями обеспечивает плавное движение воды с непрерывным увеличением скоростей течения.

Глава 5. Очистные сооружения

5.1.Выбор схемы и состава очистных сооружений

Сравнивая показатели качества воды источника с требованиями          ГОСТ 2874-82 показывает, что она не удовлетворяет этим требованиям по цветности и мутности.

Осветление и обесцвечивания воды производится коагулированием, в качестве реагента применяется сернокислый алюминий Al2(SO4)3 .Этот процесс предусматривает реагентное хозяйство, а также смесители.

Для снижения интенсивности запаха и вкуса предусматривается предварительное хлорирование (если больше 2 баллов)

Для обеззараживания воды также применяется хлорирование (вторичное), которое осуществляется перед поступлением воды в резервуары чистой воды.

Учитывая состав воды и производительность станции в качестве основных сооружений принимаем горизонтальные отстойники и скорые фильтры.

5.2. Определение расчетной производительности очистной станции

Производительность очистной станции определяется по формуле:

Qоч.соор. мах= α*(Qмах.сут+Qдоп )=1,15*(42421+1458)= 50242 м3/сут

где, α –коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужны станции  и зависящий в основном от промывки фильтров. Принимаем равным 1,15 при повторном использовании промывной воды в размере 10% от расхода воды, подаваемой потребителям, и при сборе концентрированной мутной воды в размере 5% [1,п.6.6]

Qдоп –расход воды на трехчасовое тушение пожара, определен в главе 5 и равен 1458 м3/сут;

5.3. Расчет сооружений реагентного хозяйства

Употребляемые при обработке воды реагенты вводятся в виде порошков или гранул (сухое дозирование) либо в виде водных растворов или суспензий (мокрое дозирование). Оба способа дозирования требуют организации на водоочистном комплексе реагентного хозяйства.

Реагентный блок разработан на два основных реагента: коагулянта и флокулянта. Хлорирование воды обеспечивается подачей хлорной воды от отдельно стоящей хлораторной.

Отделение коагулянта запроектировано в составе: баков растворных и расходных., насосов – дозаторов, а также воздуходувкой. Под растворными баками предусмотрены поддоны, что позволяет осуществлять контроль за утечками раствора – коагулянта из баков. В растворных баках концентрацию раствора коагулянта следует принимать до 20 %, а в расходных баках – 10-12%.

Внутренняя поверхность баков покрывается специальной изоляцией.

Отделение ПАА состоит из склада и помещения для приготовления раствора ПАА определенной концентрацией.

Для расчетов сооружений реагентного хозяйства необходимо определить дозы применяемых реагентов. В качестве коагулянтов, для устранения  повышенной цветности и мутности, используют сернокислый алюминий.

Доза коагулянта:

где,  Ц – цветность исходной ходы, 60 град

В соответствии [1.табл.16] дозу реагента берем мах, при этом учитывая нашу мутность воды:

                                        Дк = 40 мг/л

Для улучшения хлопьеобразования при недостаточной щелочности исходной воды проводят подщелачивание воды (в качестве коагулянта используют сернокислый алюминий, а для ускорения процесса добавляем гашеную известь). Дозу подщелачивания определяем по формуле:

где : ек – эквивалентный вес безводного коагулянта; для сернокислого     алюминия он равен 57;

Щ0 –   щелочность исходной воды (карбонатная жесткость),мг-экв/л;

Кщ -     коэффициент для извести = 28;

Если Дщ < 0 ,  то не производим подщелачивание.

Для улучшения осветления и обесцвечивания воды используется флокулянт полиакриламид (ПАА) = ДПАА = 0.5 мг/л Дозу флокулянтов следует принимать в соответствии [1.табл.16]  

Для интефикации хода коагуляциии обесвечивания, а также для улучшения санитарного состояния сооружений рекомендуется проводить первичное хлорирование воды. Доза хлора для первичного хлорирования принимаем 3 –10 мг/л. Коагулянт вводят после первичного хлорирования, ПАА через 2 – 3 мин. после коагулянта.

5.4.Расчет отделения коагулянта

6.4.1. Сухое хранение коагулянта

Для хранения реагентов в сухом виде предусматривают закрытые помещения на первом этаже вблизи от растворных баков. При хранении навалом сульфата алюминия и негашеной извести высоту слоя принимают соответственно 1,5 –2 м, а при наличии соответствующей механизации допускается увеличение высоты слоя до 2,5 –3,5 м. Площадь склада коагулянта определяем на 30 суточное хранение.

Площадь склада:

где   k – коэффициент, учитывающий расширение площади за счет проходов, 1,2;

P -  суточная потребность в реагенте, т/сут;

где    Д – доза реагента, 40 мг/л;

Qсут.пол – расчетная производительность станции , 40529 м3/сут

в – процентное содержание чистого продукта в техническом реагенте для глинозема очищенного 42 %;

T – время хранения коагулянта , 30 суток;

h – высота слоя коагулянта, 2 м;

γ – объемный вес коагулянта, 1 т/м3;

Размер склада в плане принимаем 8 x 9 м2 (при высоте слоя коагулянта 2,1 м)

Проверим площадь склада на возможность доставки коагулянта на очистные сооружения большегрузными 60-тонными железнодорожными вагонами. Принимаем: грузоподъемность вагона G = 6т; число одновременно прибывших вагонов N = 1; время, на которое необходимо иметь запас реагента на складе к моменту поступления новой партии, Т0 = 10 сут

где  G–грузоподъемность большегрузного железнодорожного вагона, 60т;

N – количество одновременно прибывающих вагонов,1;

T – время на которое необходимо иметь запас реагента на складе, к моменту поступления новой партии, принимаемое равным 10 сут. при доставке железнодорожными вагонами;

Принимаемая площадь склада удовлетворяет требованиям приема большегрузного вагона.

По мере необходимости коагулянт со склада подается в растворные баки, где получается 20% раствор. После 4-5 часового отстаивания раствор перепускают в расходные баки, где он разбавляется до концентрации 10-12%. Емкость растворных баков:

где   qчас – часовая производительность станции, 1689 м3/ч;

n – время полного циклаприготавления раствора коагулянта    10-12 ч ;

враст  - концентрация раствора коагулянта, 20%;

Площадь растворного бака:

где  h – высота слоя раствора, 1 м

Принимаем 3 растворных бака, каждый емкостью 3,4 м3 . Высота слоя раствора h = 1 м, в плане 1,7х 2 м2.

Емкость расходных (рабочих) баков:

где   Wрасх – емкость расходного бака;

Wраст – емкость растворного бака;

враст – концентрация раствора коагулянта в растворном баке, 20%;

врасх - концентрация раствора коагулянта в расходном баке,       10-12%;

Площадь расходного бака:

где   h - высота слоя раствора , 17-2 м;

Принимаем 2 расходных бака, каждый емкостью 6,8 м3. Высота слоя раствора 2 м, размер в плане 2 х 1,7 м2.

Количество растворных баков не менее трех и расходных баков не менее двух. Высотное расположение их должно обеспечить самотечный перелив растворов из растворных в расходные баки. Баки изготавливаются из монолитного или сборного железобетона. Растворные баки в нижней части проектируем с наклонными стенками под углом 150 к горизонтали для очищенного коагулянта. Для опорожнения баков и сброса осадка принимаем трубопровод диаметром не менее 150 мм

Внутренняя поверхность растворных и расходных баков должна быть защищена от коррозирующего действия раствора коагулянта при помощи кислотостойких материалов.

Днища расходных баков имеет уклон к сбросному водопроводу диаметр которого не менее 100 мм.

Забор раствора коагулянта из растворных и расходных баков предусматриваем с верхнего уровня.

Ввод раствора реагента производится в суженный участок напорного водовода, подающего воду на очистные сооружения.

В случае невозможности самотечного перепуска растворов реагентов предусматривается их перекачка кислотостойкими насосами марки 1,5х-6Д-1-41. Время  перекачки  принимаем 0,5 ч. Тогда производительность насоса равна: qнас = 3,4 / 0,5 = 6,8 м3/ч

5.4.2. Расчет производительности воздуходувок

Для интенсификации процессов растворения коагулянтов и перемешивание раствора в растворных и расходных баков предусматривается подача сжатого воздуха, подаваемого по воздухопроводам от воздуходувок.

Производительность воздуходувок определяется по формуле:

где  iрас – интенсивность подачи воздуха в растворном баке,                8-10 л/сек м2;

iрасх - интенсивность подачи воздуха в расходном баке,                  3-5 л/сек м2;

Fраст – площадь растворного бака, м2;

Fрасх – площадь расходного бака , м2;

Принимаем 2 воздуходувки марки ВК-3  -  одну рабочую и одну резервную.

По площади баков воздух распределяется при помощи дырчатых винипластовых труб, уложенных под решетками растворных и по дну расходных баков отверстиями вниз, на расстоянии 0,4-0,5 м друг от друга. Скорость выхода воздуха из отверстий принимается 20-30 м/сек при диаметре отверстий 3-4 мм.

5.4.3. Расчет отделения полиакриламида

Отделение ПАА состоит из склада и помещения, где располагаются установки для растворения и дозирования ПАА. ПАА поставляется в полиэтиленовых мешках емкостью 40 кг, упакованные в ящики.

Для приготавления  1% раствора ПАА принимаем установку УРП-2м производительностью 14 м3/сут. Принимаем одну рабочую и одну резервную установки.

Площадь склада для сухого хранения ПАА:

где  k – коэффициент, учитывающий расширение площади за счет проходов, k = 1,2;

P -  суточная потребность в реагенте, т/сут;

где   Д – доза реагента, 0,5 мг/л;

Qсут.пол – расчетная производительность станции , м3/сут;

в – процентное содержание чистого продукта в техническом реагенте для глинозема очищенного 8-10 %;

T – время хранения коагулянта , 30 суток;

h – высота слоя коагулянта, 1-1,5 м;

γ – объемный вес коагулянта, 1 т/м3;

Размер склада в плане принимаем 2 x 4 м2 (при высоте слоя ПАА 1 м)

Проверим площадь склада ПАА на возможность доставки всей партии раегента автосамосвалами. Принимаем: грузоподъемность самосвала  G = 5т; число одновременно прибывших самосвалов N = 1; время, на которое необходимо иметь запас реагента на складе к моменту поступления новой партии, Т0 = 2-3 сут

Принимаемая площадь склада удовлетворяет требованиям приема большегрузного самосвала.

Емкость расходных баков:

где  qчас – часовая производительность станции, м3/ч;

n – время полного цикла приготавления раствора коагулянта 10-12 ч ;

вПАА  - концентрация раствора коагулянта, 1-0,5%;

  γ – объемный вес коагулянта, 1 т/м3;

Принимаем 2 растворных бака ПАА размерами в плане 1 х 1 м2, высота 2,4 м, емкость по 2 м3. Расход раствора полиакриламида равен:

где  t – 8-10 часов;

Для дозирования принимаем насосы-дозаторы марки НД 160/10 производительность qнас = 0,16 м3/ч, напор 100м.

5.5. Расчет основного технологического оборудования

5.5.1. Расчет вихревого вертикального смесителя

Смесительные устройства предназначены для перемешивания обрабатываемой воды с реагентами. Смесительные устройства принимают не менее 2.

Вертикальные вихревые смесители применяют для станций обработки воды с крупнодисперсной взвесью, а также при использование подщелачивания реагентов. При расчете смесительных устройств время пребывания воды в смесителе принимается от 1-2 мин.

Вертикальный смеситель принимают в виде цилиндрического резервуара с конической нижней частью при угле наклона 30-450.

Принимаем 2 вертикальных смесителя с расходом воды в каждом из них.

Расход на 1смеситель:

qсм = qч.пол/n = 2093/2 = 1046,5 м3/час = 291 л/сек

Объем смесителя:

где: t – время пребывания воды в смесителе, 1-2 мин;

Площадь цилиндрической части смесителя:

где: v – скорость восходящего движения воды (90-100 м/час или 30-40 мм/сек)

Диаметр цилиндрической части смесителя:

Высота конической части смесителя:

где  d – диаметр входной конической части смесителя, определяется по qсм [л/сек] и скорости движения воды к смесителю, принимаемая от 1,2-1,5 м/сек по таб.Шевелева, d = 550 мм = 0,55 м;

α – угол наклона стенок в конической части смесителя, принимаем 30-45 0;

Объем конической части смесителя:

Объем цилиндрического смесителя:

Wцил = Wсм - Wкон = 35– 12 = 23 м3

Определяем высоту цилиндрической части смесителя:

Высоту верхней части смесителя в соответствии [6.п.6.45], принимается от 1-1,5 м, по расчету берем 1,5 м.

Определим полную высоту смесителя:

Hсм = hц + hкон + 0,5 = 2,1 + 3 +0,5 = 5,6 м

где  0,5 – превышение строительной высоты над уровнем воды в смесительном устройстве;

5.5.2. Расчет камеры хлопьеобразования встроенной в горизонтальный отстойник со слоем взвешенного осадка

Камеры хлопьеобразования предназначены для протекания физико-химических процессов, обусловливающих образование крупных хлопьев гидроокиси алюминия, на которых абсорбируются примеси находящиеся в воде. Камеры хлопьеобразования всегда устраиваются при использовании первой стадии осветления (осаждения) в отстойниках. Их следует устанавливать примыкающими или встроенными в отстойники. Для наиболее полного протекания процесса хлопьеобразования необходимо осуществлять перемешивание обрабатываемой воды за счет специальных перегородок, изменения направления движения воды, а также механическое перемешивание.

Расчет камеры хлопьеобразования осуществляется после расчета горизонтального отстойника.

5.5.3.. Расчет горизонтального отстойника

Отстойники применяют для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры.

Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный, железобетонный резервуар. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды. Мутность воды – 400 мг/л.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22