Выбор состава очистных сооружений

Выбор метода водоподготовки исследуемой воды осуществляется на основании сравнения показателей качества воды в источнике с нормативами [4].

Сравнение показателей приведены в таблице 16.

 

Таблица 16 – Анализ исходных данных и выбор методов обработки

№ п/п	Наименование показателя	Единица измерения	Показатель в источнике	Норматив СанПиН	Вывод о необходимости водоподготовки
1	2	3	4	5	6
1	Железо	мг/л	1,9	0,3	Требуется обезжелезвание
2	Марганец	мг/л	0,07	0,1	—
3	рН	—	5,9	6-9	—
4	Еh	мВ	96	100	—
5	Щелочность	моль/л	1	—	—
6	Сероводород	мг/л	0,002	0,005	—
7	Окисляемость	мг/л	3,2	5	—
8	Метан	мг/л	0,2	0,5	—
9	Количество колиформных бактерий	шт/100см^3	0	0	—
10	Общее микробное число	ед/мл	31	50	—

 

 

На основании сравнения показателей воды в источнике с нормативными можно сделать вывод о необходимости обезжелезивания подземных вод.

В соответствии с п.9.12.1.2[1] для обезжелезивания воды с учетом низкого значения щелочности предусматривается использование метода упрощенной аэрации с последующим фильтрованием.

В соответствии с п.9.12.1.3[1] для удаления из воды растворенных газов упрощенная аэрация предусматривается с высоты 1,5 м над уровнем воды в фильтре.

В качестве основных сооружений по водоподготовке принимаются безнапорные скорые фильтры. Помимо здания фильтров на площадке станции водоподготовки расположены резервуары чистой воды, насосная станция второго подъема, служебный корпус с лабораториями и другие вспомогательные и технологические сооружения. Для экономии расхода воды на собственные нужды станции предусматривается оборот промывных вод, т.е. вода после промывки фильтров подается в отстойники оборотного водоснабжения станции, где отстаивается, после чего перекачивается в голову сооружений и проходит очистку вместе с основным потоком воды. Накапливающийся в отстойнике осадок периодически удаляется на шламовые площадки для обезвоживания. Для подачи отстоянной воды в голову сооружений, а также осадка на шламовые площадки предусматривается насосная станция оборотного водоснабжения. Несмотря на высокие микробиологические показатели качества воды перед поступлением в резервуары чистой воды она подвергается обработке на ультрафиолетовых установках.

 

1.8.2 Определение расчетной производительности станции водоподготовки

Станция водоподготовки рассчитывается на подачу воды хозяйственнопитьевого качества населению и предприятию, и проектируется с учетом равномерной работы в течение суток.

Расчетный расход воды _Qсут, м³/сут, поступающие на станцию, определяется по формуле

 

                                       Q_сут = К ∙ Q_в,                                                  (1.49)

 

где К – коэффициент водопотребления на собственные нужды станции. В соответствии с п.9.1.3[1] для станции обезжелезивания подземных вод коэффициент водопотребления на собственные нужды, при повторном использовании промывных вод устанавливается в пределах 3–4% от расхода воды, подаваемой потребителям;

Q_в – производительность водозабора, м³/сут.

 

Qсут = 1,03 ∙ 11979 = 12338,37 м³/сут

 

Часовая производительность станции, Q_час, м³/ч, определяется по формуле

 

                                         Q_час = Q_сут / 24,                                             (1.50)

Q_час = 12338,37 / 24 = 514 м³/ч

 

Секундная производительность станции, Q_сек, л/с, определяется по формуле

                                         Q_сек = Q_час / 3,6,                                            (1.51)

Q_сек = 822,56 / 3,6 = 143 л/с

 

Расчет скорых фильтров

 

 

В соответствии с п.9.1.4[1] фильтры и их коммуникации станции водоподготовки следует рассчитывать на равномерную работу в течение одних суток максимального водопотребления. При этом необходимо предусматривать возможность отключения отдельных сооружений для технического обслуживания и ремонта.

При производительности станций водоподготовки более 5000 м³/сут необходимо предусматривать повторное использование промывных вод фильтров.

В соответствии с п.9.7.1.1[1] фильтры и их коммуникации следует рассчитывать на работу при нормальном и форсированном (когда часть фильтров отключена) режимах. На станциях с количеством фильтров до 20 следует предусматривать возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве– двух фильтров.

В соответствии с п.9.7.1.2[1] для загрузки фильтров следует использовать кварцевый песок, дробленые антрацит и керамзит, а также другие материалы. Все фильтрующие материалы должны обеспечивать технологический процесс и обладать требуемой химической стойкостью и механической прочностью. Гранулометрический состав загрузок и технологические параметры фильтрования необходимо подбирать таким образом, чтобы фильтр выводился на промывку не из-за ухудшения качества фильтрата, а по достижении предельных потерь напора в соответствии с п.9.7.1.6[1].

В соответствии с п.9.7.1.3[1] скорость фильтрования при нормальном и форсированном режимах при отсутствии данных инженерных изысканий следует принимать исходя из обеспечения продолжительности работы фильтров между промывками, ч, не менее:

12 – при нормальном режиме;

8 – при форсированном режиме или полной автоматизации промывки фильтров.

В соответствии с п.9.12.1.8[1] принимаются однослойные скорые фильтры с загрузкой из кварцевого песка со следующими характеристиками:

-  высота слоя загрузки – 1000 мм;

-  диаметр зерен – 0,8-1,8 мм;

-  коэффициент неоднородности – 1,5-2;

-  скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации – 5-7 м/ч;

-  скорость фильтрования при форсированном режиме эксплуатации – 7-10 м/ч;

-  интенсивность промывки фильтра – 15-17 л/с·м²; – скорость подачи воды при промывке – 50-58 м/ч;

-  продолжительность промывки – 6 мин;

-  относительное расширение фильтрующей загрузки – 30%.

Общая площадь фильтрования, F, м², определяется по формуле

 

 

                       F = Q_сут / T_ст ∙ V_н − n_пр ∙ V_пр ∙ t₁ − n_пр ∙ V_пр ∙ t_пр,       (1.52)

 

где Q_сут – расчетная производительность станции, м³/сут;

  Т_ст – продолжительность работы станции в течении суток; 24ч;

  V_н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме эксплуатации,  м/ч;

  n_пр – число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации; 1шт;

  V_пр – скорость подачи воды при промывке, м/ч;

  t₁ – продолжительность промывки фильтра; 6 ч;

  t_пр – время простоя фильтра в связи с промывкой, ч, принимается при водяной промывке 0,33 часа.

 

м²

 

Ориентировочно число фильтров, N, шт, определяется по формуле

 

                                                       (1.53)

шт

Площадь одного фильтра, F₁, м², составит:

                                                          (1.54)

м²

Площадь фильтра уточняется в соответствии с размерами типовых ячеек. Принимается площадь 16.25 м² с размерами типовых ячеек 2.5 6.5 м. Уточненное число фильтров N=2 шт.

Скорость фильтрования при форсированном режиме, ,м/ч, определяется по формуле:

                                                    (1.55)

где: N₁ – число фильтров, находящихся в ремонте; 1 шт

 

м/ч

Расчетная скорость фильтрования при форсированном режиме не превышает допустимого значения.

Дренажная система предусматривается с ложным днищем и колпачками, размещенными в нем с шагом 10 см. Количество колпачков, приходящихся на 1 м² рабочей площади фильтра принимается 50 шт. Ширина щелей в колпачках должна быть минимум на 0.1 мм меньше, чем размер самых мелких фракций загрузки.

Поскольку фильтры предусмотрены с горизонтальным отводом воды при промывке, необходимость в желобах для отвода промывной воды отпадает.

Подача воды на промывку фильтров предусматривается с помощью специальных промывных насосов, располагаемых в насосной станции второго подъема. Насосы подбираются по промывному расходу и напору, принимаемому равным 10-15 м [7]. Вода для промывки забирается из резервуаров чистой воды, которые должны дополнительно рассчитываться на хранение объема воды от одной промывки. В системе оборота промывных вод предусматривается резервуар-усреднитель, рассчитанный на прием промывных вод от одного фильтра. Промывной расход, qпром, л/с, рассчитывается по интенсивности промывки и площади одного фильтра:                                                 (1.56)   qпром=16.25·14,7=239л/с=860,4м^3/ч

По полученному расходу принимается два рабочих и один резервный насосы марки 1Д1080-70б.

 

Таблица 17 Характеристика насосов

Марка	Производительность		Напор
	м^3/ч	л/с	м
1	2	3	4
1Д1080-70б	950	264	45

 

Фильтры со сборным каналом для исключения подпора при отводе промывной воды должны иметь достаточную глубину, Н_кан, м, определяемую по формуле

 

                                         (1.57)

 

где: q_кан – промывной расход, приходящийся на один канал; 0.26/2=0.13 м³/с

А – ширина канала; принимается 0.7 м

 

 

Кромки всех каналов должны быть строго горизонтальны и находиться на одной отметке. В противном случае не будет обеспечиваться равномерный и своевременный отвод промывных вод по всей площади фильтра.

Полная высота фильтра, Н_ф, м, определяется по формуле:

 

                       Н_ф = Н_дн + Н_меж + Н _приг + Н_з + Н_в + Н_к + Н_л.дн,            (1.58)

 

где: Н_дн – толщина днища; 0.2 м

   Н_меж – толщина междонного пространства;0.8 м

   Н _приг – слой пригрузки высотой 0.15 м

   Н_з – высота фильтрующей загрузки; 1.5 м

   Н_в – высота слоя воды над поверхностью фильтрующей загрузки; 1.5 м

   Н_к – конструктивное превышение стен фильтра над уровнем воды; не менее

   0.5 м

   Н_л.дн – толщина ложного днища; 0.15 м

 

Н_ф= 0.2 + 0.8 + 0.15 + 1.5 + 1.5 + 0.5 + 0.15 = 4.80 м

 

Для удаления из междонного пространства скапливающегося воздуха предусматриваются воздушники, располагаемые в каждом канале. Воздушники представляют собой трубу диаметром 100 мм каждый с вентилем. Для опорожнения фильтра используется спускная труба диаметром 200 мм от каждой ячейки фильтра.

 

                    1.8.3 Обеззараживание воды

 

 

По микробиологическим показателям используемая вода не нуждается в обеззараживании, но поскольку очистка воды осуществляется на сооружениях с открытой водной поверхностью, предусматривается обработка отфильтрованной воды ультрафиолетовым облучением для обеспечения санитарной надежности воды в распределительной сети.

При производительности станции 514,1 м³/ч принимается четыре ультрафиолетовые лампы марки УДВ– 7А300Н–150 с производительностью 150 м³/ч.

 

Расчет коммуникационных

Трубопроводов

Расчет коммуникационных трубопроводов производится с помощью [5] и сводится в табл. 18.

 

Таблица 18 – Расчет коммуникационных трубопроводов

№№ п/п	Наименование трубопроводов	Формулы расчёта	Расход л/с	Скорость м/с	Диаметр мм
1	Водоводы I-го подъёма	Qв^I	83,72	1,15	300
2	Подача исходной воды на каждый фильтр		83,72	1,15	300
3	Отвод фильтра		83,72	1,15	300
4	Коллектор подачи промывной воды на фильтр	qпром	239
5	Подача промывной воды на каждый фильтр	qпром	239
6	Отвод промывной воды		2 119,5	1,03	400
7	Коллектор отвода фильтра	Qс	97	1,33	300
8	Водоводы II-го подъёма	Qв^II	70.59	0,98	300

 

 

в соединительных коммуникациях – от скорых фильтров к резервуарам чистой воды 0.5-1.0 м.

Для определения отметок уровней воды в различных сооружениях учитываются потери напора в самих сооружениях и соединительных коммуникациях. Прибавляя к отметке уровня воды в резервуаре чистой воды последовательно потери напора в коммуникационных трубопроводах и сооружениях, определяются отметки уровня воды во всех сооружениях.

 

Проектирование генерального

плана станции водоподготовки

 

Площадка для размещения водоочистного комплекса должна обеспечивать не только возможность организации зоны санитарной охраны, но и иметь удобный рельеф и надежные подъезды. Желательно, чтобы рельеф территории в границах площадки обеспечивал движение воды самотеком. При выборе площадки очистных сооружений необходимо обратить внимание на уровень грунтовых вод, так как высокий уровень грунтовых вод может повлиять на степень заглубления основных сооружений и вызвать значительное увеличение объема земляной подсыпки сооружений, располагаемых вне зданий.

На генеральный план водоочистного комплекса наносятся все технологические, обслуживающие и подсобные сооружения. Если сооружения размещены в здании, то на генплане показывается здание с примыкающими к нему коммуникациями. Территория, где находятся водоочистные сооружения, ограждается с соблюдением требований [3].

На генплане должны быть показаны трубопроводы исходной и фильтрованной воды, трубопроводы подачи, отвода и оборота промывной воды, промышленная и хозяйственно-бытовая канализация, хозяйственно-противопожарный водопровод, отводной трубопровод и другие коммуникации.

При решении генплана водоочистного комплекса необходимо предусматривать возможность его расширения на расчетный период.