Дипломная работа: Водоснабжение города и промышленных предприятий

Расчет горизонтального отстойника начинается с определения суммарной площади отстойника:

где   - коэффициент объемного использования отстойника; 1,3;

 q – расчетный расход воды, м3/час;

 u0 – скорость выпадения взвеси,задерживаемой отстойником для мутных вод принимается по [1,табл.18] -0,6мм/с.

Длина отстойника:

где  Hср – средняя высота зоны осаждения, 3-3,5;

 vср – средняя горизонтальная скорость движения воды, принимаем по СНиП в зависимости от мутности воды : 9-12 мм/сек;

Ширина отстойника:

Число отстойников:

где b–ширина одной секции отстойника, согластно [1,п.6.68] принимается равной 6м;

Полная высота отстойника:

Нотс = Носв+Нз.н+Ндоп= 3+0,89+0,5=4,4 м

где   Носв – зона осветления, 3-3,5;

  Нз.н – зона накопления;

Объем зоны накопления:

где   q – расчетный расход воды, м3/час;

С0 – содержание взвеси поступающих в отстойник с учетом введения реагентов;

С0 = М+k*Дк+0,25*Ц+В = 400+0,5*40+0,25*60+24 = 459

где  М – наибольшая мутность исходной воды;

k – коэффициент принимаемый для Al2(SO4)3=0,5;

Дк – доза коагулянта;

Ц – цветность исходной воды;

В – содержание взвеси при введении извести;

В = 0,6*Дщ = 0,6*40 = 24

Ндоп – превышение уровня воды в отстойнике при отключении одного из них на ремонт – 0,5 м;

Сбор осветленной воды из отстойников осуществляется системой горизонтально расположенных дырчатых труб или желобов. Трубы (желоба) размещаются на участке 2/3 длины отстойника вдоль оси коридора, считая от задней торцевой стенки. Расстояние между осями труб (желобов) не        более 3 м.

Для гидравлического удаления осадка из отстойников в течение 20-30 мин устраивается система из перфорированных труб или коробов, укладываемых по дну отстойников по продольной оси. Расстояние между осями труб не более 3 м.

Определим расход, приходящийся на трубу:

                     qтр= qотс / 2 = 349/2 = 174 м3/ч = 48 л/с

            по таб.Шевелева определим диаметр трубы:

                     v= 0,5-0,8 → d=250 мм

Система сбора осадка и отвода из отстойника.

Проектируются в виде дырчатых коробов, скорость движения       осадка 1 м/с.

Расход воды сбрасываемый вместе с осадком:

где   Kp – коэффициент разбавления осадка, 1,5;

Wз.н - объем зоны накопления;

n - количество коробов в отстойнике, 2;

N0 – количество отстойников;

5.5.4.Расчет камеры хлопьеобразования

Площадь камеры хлопьеобразования:

где  - скорость восходящего потока воды в камере, согластно [1,п.6.56] при осветлении мутных вод принимается равной 2 мм/сек;

Принимаем 6 камер (по числу горизонтальных отстойников [1,п.6.62]), тогда площадь одной камеры:

к2

При ширине камеры вк = 6м (равной ширине отстойника)длина камеры:

ккк

Высоту камеры к принимаем равной высоте отстойника с учетом потерь напора в камере:

                     котспот

где: hп – потери напора в камере хлопьеобразования, согластно[1,п.6.219] принимаются равными 0,4 м;

Время пребывания воды в камере хлопьеобразования определяем по формуле:

кк.х 60

что соответствует данным СниП 2.04.02-84(t ≥20 мин)

Расход воды приходящейся на каждую камеру:

Расход воды по каждой трубе:

трк

Распределение воды по площади камеры предусмотрено при помощи перфорированных труб с отверстиями, направленными горизонтально. В каждой камере размещают две – четыре перфорированной трубы на расстояниях не более 3 м; приняты две трубы.

Диаметр трубы определяем по расходу и скорости (таб.Шевелева):

                           v = 0.5-0.6 м/сек → d= 300 мм

Площадь отверстий диаметром 15-25 мм в стенках перфорированной распределительной трубы составляет 30-40 % площади ее поперечного сечения:

отв

Принимаем отверстия d = 25мм площадь

Число отверстий на каждой трубе:

отв

Отверстия располагаются в два ряда с шагом:

e0=Lk/nотв=8000/62=129 мм

Из камеры в горизонтальный отстойник воду отводят над затопленным водосливом. Верх стенки водослива располагают ниже уровня воды в отстойнике на величину:

где:  - скорость движения воды через водослив, 0,05 м/сек;

 - ширина камеры, 6м;

За стенкой водослива устанавливают подвесную перегородку, погруженную на 0,25-0,33 высоты отстойника, чтобы отклонить поток воды книзу. Скорость между стенкой водослива и перегородкой должна быть не более 0,03 м/сек.

5.5.5. Расчет скорых фильтров

Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала. Фильтрование, так же как и отстаивание, принимают для осветления воды, т.е. для задержания находящихся в воде взвешенных веществ. Вода после выхода из отстойников должна содержать не более 8-12 мг/л взвешенных веществ. После фильтрования мутность воды, предназначенной для питьевых целей, не должна превышать 2 мг/л.

Помимо взвешенных веществ фильтры должны задержать большую часть микроорганизмов и микрофлоры и понижать цветность воды до требований ГОСТ, т.е. до 200.

Двухслойный безнапорный фильтр представляет собой резервуар, загруженный слоями антрацита (верхний слой) с крупностью                    зерен 0,8-1,8 мм и толщиной слоя 0,4 м и кварцевого песка (нижний слой с крупностью зерен 0,5-1,2 мм и толщиной слоя 0,7м), согластно [1,табл.21].

Суммарная площадь скорых фильтров:

где   Т – время работы станции в течение суток = 24 ч.;

vр.н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, согласно [1,табл.21], 0,7 м/час;

n – количество промывок каждого фильтра за сутки, 2;

w – интенсивность промывки, 14-16 л/(с*м2);

t1 – продолжительность промывки, 0,12 ч;

t2 – время простоя фильтра в связи с промывкой, 0,33 ч;

Число фильтров

Площадь одного фильтра:

                                      , размер в плане 5,5х 6 м.

Скорость фильтрования воды при форсированном режиме составит:

где  N1 – количество фильтров, находящихся в ремонте, N1=1;

Поддерживающий слой.

Поддерживающий слой из гравия имеет общую высоту 500мм и крупность зерен 2-40 мм [1,табл.22].

Потери напора в поддерживающих слоях при промывке фильтрующего слоя определяются по формуле:

hп.с.=0,022*Нп.с.*ω= 022*0,5*15=0,16 м

где, Нп.с.- высота поддерживающего слоя, м;

Расчет распределительной системы фильтра.

 В проектируемом фильтре распределительная система служит как для равномерного распределения промывной воды по площади фильтра, так и для сбора профильтрованной воды.

Интенсивность промывки принята w = 15 л/(сек*м2), согластно [1,табл.23].Тогда количество промывной воды, необходимо для одного фильтра:

Диаметр коллектора распределительной системы определяют по скорости входа промывной воды dкол = 700 мм, что при расходе 495 л/сек соответствует скорости vкол =1,13 м/сек ( в начале коллектора рекомендуется vкол = 1-1,2 м/с).

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое отверстие распределительной системы при расстоянии между ними m=0,27м                 (m = 0,25 – 0,35) и наружном диаметре коллектора Dкол=700 мм, составит:

а расход промывной воды, поступающей через одно отверстие,

Диаметр труб ответвлений принимаем dотв=80 мм (ГОСТ 3262-62), тогда скорость входа воды в отверстия будет v=1,7 м/с.

В нижней части ответвлений под углом 600 к вертикале предусматриваются отверстия диаметром 10-12 мм.

Отношение площади всех отверстий в ответвлениях распределительной системы ∑f0 к площади фильтра F принимаем равным 0,25-0,30%

При площади одного фильтра F=33 м2 суммарная площадь отверстий составит:

При диаметре отверстий δ0=14 мм, площадь отверстий f0=1,54 см2. Следовательно, общее количество отверстий в распределительной системе каждого фильтра:

Общее количество отверстий на каждом фильтре при расстоянии между осями отверстий 0,25 м составит:

Количество отверстий, приходящихся на каждое ответвление 536/44=12шт  

При длине каждого отверстия lотв=(6-0,7)/2=2,65 м шаг оси отверстий на ответвлении бедет равен:

Высота фильтра:

                               Нф= hз + hпод.сл + hв + hдоп =1,1+0,5+2+0,5 = 4,1 м

где  hз – высота слоя загрузки, [1,табл.21];

hпод.сл – поддерживающий слой гравия, [1,табл.22];

hв – высота слоя воды под поверхностью загрузки, 2м;

hдоп – 0,5м;

5.5.6. Система для сбора и отвода промывной воды

Для сбора и отведения промывной воды устраиваются три желоба. Расстояние между осями желобов составляет 2 м [1,п.б.111]. Поперечное сечение желоба принимается: верхняя часть – прямоугольная, нижняя – треугольная.

Ширину желоба определяем по формуле:

где  Кж – коэффициент , принимаемый равным для пятиугольного  желоба-2,1 [1,п.б.111];

qж – расход воды по желобу, м3/сек;

аж – отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, от 1 до 1,5;

Определим число желобов: n = 6 / 2.2 = 3 шт ,тогда расстояние между осями желобов составит: 6 / 3 = 2 м ( рекомендуется не более 2,2 м)

Расход промывной воды, приходящейся на один желоб:

Высота прямоугольной части желоба:  hпр = 0,75*B = 0,75*0,65=0,49 м

Полезная высота желоба:                        h = 1.25*B = 1.25*0,65 = 0,81 м

Конструктивная высота желоба ( с учетом толщины стенки) :

                     hк = h + 0.08 = 0,81 + 0,08 = 0,89 м. Скорость движения воды в желобе  v = 0,61 м/сек.

Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки при Н=1,5м и относительном расширении фильтрующей загрузки е = 30% по формуле:

Расход воды на промывку фильтра:

где Тр – продолжительность работы фильтра между двумя промывками, равная

                   Тр = Т0 – (t1+t2+t3) = 12-(0.1+0.33+0.17) = 11.4 ч

где  Т0 – продолжительность рабочего фильтроцикла, 8 –12 ч;

t3 – продолжительность сброса первого фильтрата в сток;

w – интенсивность промывки;

N – количество фильтров, 10 шт;

5.5.7. Расчет сборного канала

Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, откуда отводится в сток.

Поскольку фильтр имеет площадь f = 33м2 ‹ 40 м2, он устроен с боковым сборным каналом, непосредственно примыкающим к стенке фильтра. При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов.

Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее:

  где  qкан – расход воды в канале , 0,495 м3/сек;

bкан – минимальная допустимая ширина канала, согласно [1,П.6.112] принимается 0,7 м;

Скорость движения воды  в конце сборного канала при размерах поперечного сечения fкан = 0,7*0,7=0,49 м2, составит vкан = qкан / fкан = 0,495/0,49=0,8 м/сек, что примерно отвечает рекомендуемой минимальной скорости, v = 0.8 м/сек.

5.5.8.. Определение потерь напора  при промывке фильтра

Напор, под которым подается вода для промывки фильтра, должна быть не менее:

где   Нг – геометрическая высота подъема воды;

Нг = 4,5+0,7+1,1=6,3 м

где  1,5- высота загрузки;

0,7 – высота над поверхностью загрузки;

∑h – сумма потерь напора при промывки фильтра;

где  hр.с – потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра;

где а– отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора, 0,25;

vкол – скорость движения воды в коллекторе в м/сек;

vр.т – то же, в распределительных трубах в м/сек;

hф – потери напора в фильтрующем слое, 1м;

hп.с – потери напора в гравийных поддерживающих слоях;

hп.т – потери напора в трубопроводе;

            hп.т = i*l =100*0,00649=0,65 м

                     при q = 435 л/сек, d = 600 мм и v = 1,77 м/сек гидравлический уклон i = 0,00649, общая длина трубопровода 100 м

hо.с – потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном трубопроводах, 0,4 м;

hм.с – потери напора на местные сопротивления, 0,6 м;

5.5.9.Подбор насосов для промывки фильтра

Для подачи промывной воды в качестве 495 л/сек принято два одновременно действующих центробежных насоса марки 12НД с производительностью 720 м3/ч (200 л/с) каждый с напором 21 м, при скорости вращения n=960 об/мин. Мощность на валу насоса 48 кВт, мощность эл. двигателя 55 кВт, КПД насоса 0,87.

Кроме двух рабочих насосов принят один резервный агрегат.

5.5.10. Расчет отделения хлораторной

Для интесификации хода коагулянта и обесцвечивания, а также для улучшения санитарного состояния сооружений рукомендуется проводить хлорирование воды.

Доза первичного хлорирования Дх1 = 4 мг/л;

Доза вторичного хлорирования Дх2 = 1 мг/л;

Определим суточный расход хлора: расход хлора для предварительного хлорирования воды при Дх1 = 4 мг/л равен:

расход хлора для предварительного хлорирования воды при Дх2 = 1 мг/л;

равен:        

Общий расход хлора равен 8,4+2=10,4 кг/ч, или 250 кг/сут

Помещение хлораторной разделено глухой стенкой на две части (хлора торная и аппаратная) с самостоятельными запасными выходами наружу из каждой

В хлораторной  устанавливают три вакуумных хлоратора ЛОНИИ-100 производительностью до 10 кг/ч с газовым измерителем. Два хлоратора являются рабочими, а один служит резервным.

В аппаратной кроме хлораторов устанавливаются три промежуточных хлорных баллона. Они требуются в больших установках для задержания загрязнений перед поступлением хлорного газа в хлоратор из расходных хлорных баллонов. 

Число расходных хлорных баллонов:

nбак=Qхл/Sбак=10,4/0,5=21 шт.

где  Sбак=0,5 – 0,7 кг/ч - съем хлора  с одного баллона без искусственного подогрева  при температуре воздуха в помещении 180С.

Для уменьшения количества расходных баллонов в хлораторной устанавливаются стальные бочки – испарители диаметром D=0,746 м и длиной L =1,6 м. Такая бочка имеет емкость 500 л и вмещает до 625 кг хлора. Съем хлора с 1 м2 боковой поверхности бочек составляет Sхл=3 кг/ч. Боковая поверхность бочки при принятых выше размерах составит 3,65 м2.

Таким образом, съем хлора с одной бочки будет

qб=Fб*Sхл=3.65*3=10.95 кг/ч

Для обеспечения подачи хлора в количестве 15,83 кг/ч нужно иметь 10,4/10,95=1 бочки испарителя. Чтобы пополнить расход хлора из бочки, его переливают из стандартных баллонов емкостью 55 л, создавая разрежение в бочках путем отсоса хлор газа эжектором. Это мероприятие позволяет увеличить съем хлора до 5 кг/ч с одного баллона и, следовательно, сократить количество одновременно действующих расходных баллонов до 10,5/5 2 шт  

Всего за сутки потребуется баллонов с жидким хлором:

250/55=5 баллона

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