Расчет элементов установки для производства озона и смешивания его с водой.

Необходимое количество вохдуха синтеза озона:

W_o = qД_озW_o/1000=914,6*5*80/1000=365,8м³/ч

где q − часовой расход станции, м³/ч;

Д_оз − максимальная доза озона, вводимая при первичном озонировании, г/м³;

W′_o− расход воздуха на получение 1 кг озона, принимается 70-80 м³ при нормальном атмосферном давление и температуре 20ºС.

Кроме того, надо учесть расход воздуха W_а =360 м³/ч на регенерацию адсорберов для серийно выпускаемой установки АГ-50.

Общий расход воздуха, поступающего на усушку:

W =W_o +W_а = 365,8+360= 725,8 м³/ч.

Для подачи атмосферного воздуха в холодильную установку принимаем водокольцевые воздуходувки ВК-12 – 4 шт. (3 рабочих и 1 - резервная). На всасывающем трубопроводе каждой воздуходувки устанавливают висценовые фильтры производительностью до50 м³/мин.

Р асчетблока осушки воздуха.

Рекомендуется двухступенчатая осушка воздуха: при помощи глубокого охлаждения на фреоновом холодильном агрегате с теплообменником и дальнейшего осушивания на стандартной адсорбирующей установке.

Расчет количества холода, необходимого для охлаждения воздуха, определяется на основании теплотехнических расчетов.

Для ориентировочных расчетов количество холода, необходимое для охлаждения воздуха с температурой от 26 до 6ºС и конденсации водяных паров в холодильнике, можно определить из расчета примерно 13,1 ккал на 1 м³ воздуха.

Тогда общее количество холода:

Q_хол= 13,1∙W= 13.1*725,8=9507 ккал/ч,

С учетом 25% на холодопотери и неучтенные нужды общая потребность в холоде:

Q_общ = 1,25∙ Q_хол = 1.25*9507=11885 ккал/ч.

Назначаем 2 холодильных агрегата АК- 2ФВ- 30/15- 10000ккал/ч при температуре испарения фреона- 15ºС с мощностью двигателя 7 кВт при 960 об/мин (1 рабочий и 1 резервный). Для тонкой осушки воздуха до 0,05 г/м³ принятые автоматизированные адсорбционные установки типа АГ-50, которые состоят из двух адсорбционных башен и электронагревателя воздуха с суммарной загрузкой адсорбера (алюмогеля или силикогеля - 510кг). Для тонкой осушки воздуха потребуется ориентировочно адсорбента:

Р= 1,05∙ W=1.05*725,8=762кг

где 1,05- ориентировочное количество загрузки для тонкой осушки 1 м³ воздуха;

W – количество осушаемого воздуха, м³;

Следовательно, для осушки воздуха нужно иметь установок АГ- 50 в количестве:

n= 762/ 510= 2 шт и 1 резервная.

 

Р асчет б лока синтеза озона.

Определяем потребность в озоне, кг/ч;

Для первичного озонирования:

Q^I_оз= q∙Д^I_оз/1000= 914,6∙5/1000= 4,57 кг/ч;

Д^I_оз– доза озона на первичное озонирование, мг/л.

Для получения озона устанавливают озонаторы, учитывая 25 % резерв.

Принимаем к установке озонаторы ПО- 2 при частоте электрического тока 500 Гц:

Оборудование для синтеза должно размещаться в отдельно стоящем здании или в блоке очистных сооружений. Блок озонаторов следует размещать в изолированном помещении с выходом в другие помещения через герметичную дверь. Помещения оборудуются вентиляцией с 6-кратным обменом воздуха.

 

Расчет б лока смешивания озоновоздушной смеси с водой.

Растворение озоновоздушной смеси следует осуществлять перемешиванием механическими мешалками в колонках, барбатирование в резервуарах и в эжекторах-смесителях.

Необходимую площадь поперечного сечения контактной колонки для I и II озонирования определяем по формуле:

F^I= q∙t/60∙n∙h=914,6*10/60*50=30,5м²

где q- часовой расход,м³/ч;

t- время контакта воды с озоном, принимаем 5-10 тмин;

n- количество контактных колонок, равное1;

h- глубина слоя воды в контактной колонке, принимаем 5м.

Размеры секции в плане принимаем: 5,5x6 м.

Определяем общую протяженность труб для двух смесителей первичного озонирования:

∑L^I= 1000W_o/W₁=1000*365,8/100*60=61м

где W_o- количество озоновоздушной смеси, м³/ч;

W₁- нагрузка на 1 м трубы.

Вторичное хлорирование.

 

Расход хлора на вторичное хлорирование:

или 43,2 кг/сут.

где Д_хл²- расход хлора на вторичное хлорирование 2 мг/л;

 

Т.к. производительность станции меньше 250кг/сут, разделение на две части не нужно. В хлораторной устанавливают 2а вакуумных хлоратора ЛК 10С производительностью от 1,0 до 5,4 кг/ч. На каждую точку ввода устанавливают одни рабочий и одни резервный дозатор. 2е весов с бочками-испарителями и рабочие баллоны емкостью 55л.

Запас хлора хранится на расходном складе, рассчитанный на месячную потребность в хлоре.

N_бал=43,2*30/68,2=19 баллонов.

Количество одновременно работающих баллонов:1,8/5=2шт.

Суточный расход баллонов при количестве в одном баллоне (Е-55) сжиженного газа 68,2кг: 43,2/68,2=1 баллон.

Площадь хлораторной:

F=3+4=7 м²

 

Входная камера

На станциях контактного осветления воды необходимо предусматривать входную камеру, обеспечивающую требуемый напор воды, очистку от песка, ракушки и других грубодисперсных загрязнений, воздухоотделение.

Объем входной камеры

W_вх.к. = Q_сут*t/24*60 = 21950*5/24*60 = 250 м³

Где t – продолжительность пребывания воды во входной камере

Принимаем 2 входные камеры глубиной H=3 м и площадью каждая F_вх.к. = W_вх.к/2*H = 250/3*2 = 41,6 м², конструктивно можно принять размеры в плане 5,2 × 8 м

В камере устанавливают вертикальные сетки с отверстиями 2 – 4мм и скоростью 0,2 – 0,3 м/с.

Рабочая площадь сеток

F_c = q_ч/3600*V_c = 914.6/3600*0,25 = 1,02 м²

Входная камера оборудуется устройствами для промывки сеток спускной и переливной трубами.

Нижняя часть камеры имеет наклонные стенки под углом 50⁰

h_в.ч. = B/2*ctg(90⁰-50⁰) = 5,2/2*1,19 = 2,2 м

Полная высота входной камеры

H_вх.к. = h + h_н.ч. = 3 + 2,2 = 5,2 м

 

Контактный осветлитель

Контактные осветлители, предназначенные для осветления и обесцвечивание воды, могут удовлетворительно работать без предварительного ее осветления при условии, что содержание в ней взвешенные веществ будет не более 120 мг/л.

В основе действия контактного осветлителя лежит принцип контактной коагуляции, основанный на том, что при движении воды через слой зернистой загрузки происходит адсорбция коллоидных и взвешенных частиц на поверхности зерен фильтрующего материала.

Общая площадь контактных осветлителей F _к.о, м²,

 

 

где t_ст — продолжительность сброса первого фильтрата, мин,

где Q — полезная производительность станции, м³/сут;

Т _ст — продолжительность работы станции в течение суток, ч;

v _н — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч

(без поддерживающих слоев при нормальном режиме — 4—5 м/ч)

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

q _пр — удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м²

t_пр — время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой, — 0,33 ч, водой и воздухом — 0,5 ч.

 

F_к.о. = 21000/[24*4-3(7,6 + 0,33*4 + 10*4/60)] = 225,5 м²

 

Количество фильтров на станциях производительностью более 1600 м³/сут должно быть не менее четырех. При производительности станции более 8—10 тыс. м³/сут количество фильтров следует определять с округлением до ближайших целых чисел по формуле

При этом должно обеспечиваться соотношение

 

v _ф = v _н N _ф/(N _ф - N ₁) v_ф = 4*8/8-1 = 4,6

 

где N ₁ — число фильтров, находящихся в ремонте

v _ф — скорость фильтрования при форсированном режиме (при форсированном — 5-5,5 м/ч)

Расчет площади одного контактного осветлителя

f_к.о. = F_к.Ао/N_к.о. f_к.о. = 225,2/8 = 28,2 м²

Принимаем размеры одного контактного осветлителя 5 × 5,64 м

Так как площадь меньше 40 м², то выбираем КО с боковым карманом

 

Расчет дренажа

Для расчета распределительной системы определим количество воды, необходимое на промывку:

q_пр = Y* f_к.о q_пр = 18*28,2 = 507,6 л/с

Диаметр центрального коллектора d = 800 мм, d_н = 830 мм

Определим количество ответвлений

N_отв. = 2* 5000/200 = 50 шт

Определим количество воды, расходуемое на одно отверстие

q_1отв = q_пр/ N_отв. q_1отв = 507,6/50 = 10,2 л/с

Площадь фильтра, приходящегося на одно ответвление распределительной системы

f_отв = (5,64 – 0,83/2)*0,25 = 0,6 м²

Суммарная площадь отверстий в трубах ответвлений

ΣF_отв. = 28,2*0,25/100 = 0,0705 м²

Количество отверстий в дренаже

n = 0,0705/0,000113 = 623 шт

Число отверстий на каждом ответвлении

n_отв = 623/50 = 12 шт

 

Количество желобов вычисляется по формуле

B_жел = 5,64/2 = 2 шт

 

Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого или пятиугольного сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м. Ширину желоба В _жел надлежит определять по формуле

 

 

где q _жел — расход воды по желобу, м³/с;

а _жел — отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое от 1 до 1,5;

К _жел — коэффициент, принимаемый равным: для желобов с полукруглым лотком — 2, для пятиугольных желобов — 2,1.

 

В фильтрах со сборным каналом расстояние от дна желоба до дна канала Н _кан следует определять по формуле

 

 

где q _кан — расходы вод по каналу, м³/с;

В _кан — ширина канала, м, принимаемая не менее 0,7 м.

 

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов

 

H_ж = Н_з*а_з/100 + 0,3

 

где Н _з — высота фильтрующего слоя, м;

а _з — относительное расширение фильтрующей загрузки в процентах

 

H_ж = 4,8*0,25/100 + 0,3 = 0,312 м

 

Высота контактного осветлителя

 

H_ф = 2 + 0,5 + 2,3 = 4,8 м

 

Потери напора в распределительной системе следует определять по формуле

 

 

где v _к — скорость в начале коллектора, м/с;

v _б.о — средняя скорость на входе в ответвления, м/с;

z — коэффициент гидравлического сопротивления

 

h = 0,55 * 0,8²/9,8*2 + 1,8²/9,8*2 = 0,11 м