ВОДОПРОВОДНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Факультет инженерно-экологических систем

Кафедра водоснабжения

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

 

ВОДОПРОВОДНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

ГОРОДА

КП 06.01.ВОС-НВК. ПЗ

Разработал                         студ. гр. ВВу-3 Иванов П.П.

 

Принял                                                Гусаковский В.Б.

Санкт-Петербург

2010

 

 

Исходные данные

Полезная производительность   20500 м³/сут .

В качестве источника водоснабжения используется поверхностный источник со следующими показателями качества воды:

Ø Мутность, макс/мин    168/16 мг/л

Ø Цветность, макс/мин   62/32 град

Ø Щелочность, макс/мин  1.1/1.0 мг-экв/л

Ø Дополнительные данные:    возможно образование хлор-фенольных запахов

 

 

 

 

Анализ исходных данных

 

В результате сопоставления показателей качества исходной воды с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01. «Питьевая вода …» установлено, что качество исходной воды не соответствует требованиям, так как мутность больше требуемых 1.5 мг/л, а цветность больше 20 град. Поэтому для получения воды питьевого качества из воды источника водоснабжения  требуется ее осветление, обесцвечивание и обеззараживание.

 

Выбор состава основных технологических сооружений

Расчет высотного расположения сооружений

 

Высотная схема определяет взаиморасположение выбранных сооружений по вертикали для обеспечения гравитационного движения воды. На ней помимо отметок положения уровней воды в сооружениях и коммуникациях указывается отметка днища, фундаментов и верхних бортов основных элементов водоочистных сооружений, сооружений для повторного использования промывных вод и поверхности земли в месте их расположения. На этом этапе проектирования высотная схема разрабатывается на основании ориентировочного определения потерь напора в коммуникациях и сооружениях в соответствии с рекомендациями п. 6.219 [1]. Уточнение отметок на высотной схеме производится после завершения технологических расчетов всех элементов водоочистных сооружений. С этой целью для определения потерь напора выполняются гидравлические расчеты коммуникаций и сооружений. Оптимальное решение вопроса о высотном взаиморасположении должно учитывать:

-возможность самотечного отвода воды и осадка от всех сооружений при любом уровне воды в водоемах, предназначенных для их приема

-возможность заложения всех сооружений на естественных основаниях на отметках выше максимального уровня грунтовых вод

-уменьшение объема земляных работ за счет наилучшего использования рельефа местности

За исходную отметку при проектировании высотной схемы принимается отметка максимального уровня воды в резервуарах чистой воды z₁ = 0.000.

 

Отметка уровня воды в скорых фильтрах:

z₂ = z₁ + h_{к ф-рчв} + h_ф + h_увр ,

 

где z₁ – отметка уровня воды в РЧВ, z₁ = 0.000 м;

h_{к ф-рчв} – потери напора в коммуникациях от скорого фильтра к РЧВ, h_{к ф-рчв} = 1.000 м;

h_ф – потери напора на скорых фильтрах, h_ф = 3.500 м;

h_увр – потери напора в устройстве ввода реагента, h_увр = 0.200 м,

 

z₂ = 0.000 + 1.000 + 3.500 +0.200 = 4.700 м.

 

Отметка уровня воды в контактных префильтрах:

z₃ = z₂ + h_{к ф-кпф} + 0,200,

 

где z₂ – отметка уровня воды в скором фильтре, z₂ = 4.700 м;

h_{к ф-кпф} – потери напора в коммуникациях от контактного префильтра к скорому фильтру,

h_{к ф-кпф} = 0.600 м;

0.200 – расстояние от водосливной стенки до уровня воды в канале КПФ,

 

z₃ = 4.700 + 0.600 + 0.200 = 5.500 м

 

Отметка уровня воды в вихревом смесителе:

z₄ = z₃ + h_кпф + h_к + h_ш.см,

 

где z₃ – отметка уровня воды в контактном префильтре, z₃ = 5.500 м;

h_кпф – потери напора в контактных префильтрах, h_упф = 2.500 м;

h_{к см-кпф} – потери напора в коммуникациях от вихревого смесителя к контактному

префильтру, h_к = 0.400 м;

h_ш.см – потери напора в шайбовом смесителе, h_ш.см = 0.400 м,

 

z₄ = 5.500 +2.500 + 0.400+0.400 =8.800 м.

 

Отметка уровня воды в камере барабанных сеток:

z₅ = z₄ + h_вс + h_{к к.р-см} + h_к.р,

 

где z₄ – отметка уровня воды в вихревом смесителе, z₄ = 8.800 м;

h_вс – потери напора в вихревом смесителе, h_вс = 0.600 м;

h_{к к.р-см} – потери напора в коммуникациях от контактного резервуара к вихревому

смесителю, h_к = 0.200 м;

h_к.р – потери напора в контактном резервуаре, h_к.р = 0.500 м,

 

z₅ = 8.800 + 0.600 + 0.200 + 0.500 = 10.100 м.

 

Баки-хранилища

Объем баков-хранилищ для хранения этого количества коагулянта в виде раствора 20 % концентрации определяется из выражения:

W_хр^I =    , где

G_k – количество поставляемого продукта, G_k = 126 т;

b_k – содержание активного сульфата алюминия в товарном продукте, b_k = 50 %;

b_хр – концентрация раствора, b_хр = 20 %;

ρ_хр – плотность раствора концентрацией 20 %, ρ_хр = 1.22 т/м³,

 

W_хр^I = = 258 м³

Кроме этого объема в баках-хранилищах должен быть обеспечен объем для хранения 3–х суточного запаса ко времени очередной поставки реагента.

 

W_хр^II = ,

где Т₁ = 3 суток,

W_хр^II = = 26 м³.

 

Суммарный объем баков-хранилищ W_хр = W_хр^I + W_хр^II = 258 + 26 = 284 м³

Количество баков-хранилищ должно быть не менее 3–х. Принимается N_хр = 3, тогда объем одного бака составит:

W_{1 хр} =  = = 95 м³

При конструировании баков следует учитывать, что размеры баков в плане должны быть кратны 3 м (допускается 1.5 м), высота баков кратна 0.6 м, а также то, что автотранспорт должен сгружать реагент в бак, заезжая частично в ворота, устанавливаемые между колоннами каркаса здания, т.е. один из размеров баков должен быть кратным 6 м.

К установке принимается 3 бака с размерами в плане 6.0×6.0 м, высотой 3,6 м, общим объемом 389 м³.

 

 

Рис. 3. Баки-хранилища

 

Расходные баки

 

Объем расходных баков определяется из выражения:

 

W_р = ,

 

где Q_полн – полная производительность сооружения, Q_полн = 37752 м³/сут;

D_k – доза коагулянта, D_k = 56 г/м³;

Т₂ – время, на которое заготавливается рабочий раствор, Т₂ = 12 ч;

b_р – концентрация раствора в расходных баках, b_р = 10 %;

ρ_р – плотность раствора 10 % концентрации, ρ_р = 1.1 т/м³,

 

W_р =  = 9.6 м³.

 

К установке принимается 1 сблокированный бак с размерами в плане 3.0×3.0 м, разделенный перегородкой на 2 части.

Площадь одного бака в чистоте:

F_p = 2.8·1.3 = 3.64 м².

Глубина раствора в баке:

h_p =  = = 2.6 м.

Строительная высота расходных баков принимается 3 м, h_стр  = 3 м.

 

Насосы - дозаторы

 

Производительность насоса-дозатора определяется:

, где

Q_полн – полная производительность сооружения, Q_полн = 37752 м³/сут;

D_k – доза коагулянта, D_k = 56 г/м³;

b_р – концентрация раствора в расходных баках, b_р = 10 %;

ρ_р – плотность раствора 10 % концентрации, ρ_р = 1.1 т/м³,

 

м³/ч = 800 л/ч.

 

К установке принимаются 1 рабочий и 1 резервный насосы НД – 400/16.

 

Воздуходувки

Растворение коагулянта в баках-хранилищах осуществляется поочередно. Поэтому требуемый расход воздуха определяется для одного бака-хранилища:

,

где – интенсивность подачи воздуха для растворения реагента, –10 л/с·м²,

= 20.2 м³/мин.

Расход воздуха для перемешивания в расходных баках:

,

где – интенсивность подачи воздуха в расходных баках, = 5 л/с·м²;

F_p – площадь одного бака в чистоте, F_p = 3.64 м²,

 

=1.09 м³/мин.

Итого:

= 9.74 + 1.09 = 10.83 м³/мин.

 

К установке принимаются 2 рабочие и 1 резервная воздуходувки марки ВК-6, производительностью 5.7 м³/мин каждая.

Баки – хранилища

Объем баков-хранилищ определяется из выражения

 

,

где – полная производительность сооружения, = 21320 м³/сут;

– доза извести, = 20 мг/л;

Т – нормативный период запаса реагента, равный 15 суток плюс 3-х суточный запас ко времени очередной поставки реагента, т.е. Т = 15 + 3 = 18 суток;

– содержание активного продукта в товарном продукте, = 20 %;

– плотность 20 % суспензии извести, = 1.13 т/м³,

 

м³.

 

К установке принимается 3 бака с размерами в осях стенок 3.0×3.0 м, площадью в чистоте 7.84 м², строительной высотой 1.8 м, полезным объемом 35.3 м³.

 

Расходные баки

 

              Расходные баки выполняются в виде гидравлической мешалки. Объем баков определяется из выражения

 ,

где – полная производительность сооружения, = 21320 м³/сут;

– доза извести, = 20 мг/л;

Т₁ – время, на которое заготавливается рабочая суспензия извести, Т₁ = 12 ч;

– концентрация рабочей суспензии извести по активному продукту, = 5 %;

– плотность 5 % суспензии извести, = 1.04 т/м³,

 

м³

              К установке принимаем 2 серийных гидравлических мешалки МГИ-4 диаметром 1,6 м, рабочим объемом 4 м³.

 

Воздуходувки

Воздуходувки предназначены для периодического перемешивания суспензии в баках-хранилищах.

Производительность воздуходувок определяем из выражения

 

,

где – интенсивность подачи воздуха для растворения реагента, = 10 л/с·м²;

F _хри – площадь живого сечения баков-хранилищ извести,

 

м³/мин.

К установке принимается 1 рабочая и 1 резервная воздуходувки марки ВК-6, производительностью 5.7 м³/мин.

 

Хлораторная

Исходная вода забирается из поверхностного источника водоснабжения, где всегда имеется вероятность ее бактериального загрязнения. Поэтому в проекте предусматривается обеззараживание воды путем первичного и вторичного хлорирования. В качестве реагента используется товарный гипохлорит натрия с содержанием активного продукта 15%.

В соответствии с рекомендациями п. 6.18 СНиП 2.04.02 – 84* доза первичного хлора принимается 6 мг/л, доза вторичного хлора – 2 мг/л.

 

Расход активного хлора для первичного и вторичного хлорирования составит

,

где – доза хлора, = 6 + 2 = 8 мг/л,

 

 кг/сут.

 

Соответственно количество товарного гипохлорита натрия концентрацией 15% равно

 

G _тов.хл = G _хл · 100/15 = 171 · 100/15 = 1140 кг/сут.

 

              Технологической схемой реагентного хозяйства гипохлорита натрия предусматривается доставка товарного продукта автоцистернами с выгрузкой раствора в приемные герметичные емкости. Исследованиями установлено, что длительное хранение гипохлорита натрия без потери активности целесообразно осуществлять при концентрации раствора 10%. Поэтом в технологической схеме предусматривается перекачка товарного продукта из приемной емкости в хранилище с разбавлением раствора водопроводной водой до 10% концентрации. Подача гипохлорита натрия к местам ввода в обрабатываемую воду осуществляется насосами-дозаторами непосредственно из хранилищ.

 

 

 

Рис. 5. Технологическая схема реагентного хозяйства гипохлорита натрия

 

1 – автоцистерна с товарным продуктом; 2 – приемная емкость; 3 – насос; 4 – емкости-хранилища; 5 – насос для подачи товарного гипохлорита натрия в емкости-хранилища; 6 – подача воды на разбавление; 7 – смеситель; 8 – расходомер; 9 – насосы-дозаторы; 10 – подача реагента к местам ввода в обрабатываемую воду

 

Приемная емкость

Вместимость приемной емкости принимается такой же, как  емкость автоцистерны, которая равна 5.0 м³.

 

Емкости-хранилища

Вместимость хранилища рассчитывается на хранение 10% раствора гипохлорита натрия в течение 15 + 3 = 18 суток.

 

,

 

где – полная производительность сооружения, = 21320 м³/сут;

– суммарная доза хлора, = 8 мг/л;

Т – нормативный период запаса реагента, равный 15 суток плюс 3-х суточный запас ко времени очередной поставки реагента, т.е. Т = 15 + 3 = 18 суток;

– содержание активного продукта в хранилище, = 10 %;

– плотность 10 % суспензии извести, = 1.01 т/м³,

 

 м³.

 

              К установке принимается 3 напорные емкости из нержавеющей стали вместимостью 12 м³ каждая.

 

              Насосы для перекачки товарного гипохлорита натрия

              Производительность насосов определяется исходя из необходимости перекачки поступивших 5.0 м³ товарного продукта в течение 0.5 ч.

              Q_н = 5/0.5 = 10 м³/ч.

              К установке принимается 1 рабочий и 1 резервный химические насосы марки 2Х-9Д-1-41, производительностью 19.8 м³/ч при напоре 18 м.

 

              Насосы-дозаторы

 

              В реагентном хозяйстве гипохлорита натрия устанавливается 2 группы насосов-дозаторов: одна – для подачи первичного хлора, другая – вторичного.

Производительность насосов-дозаторов первичного хлорирования определяется из выражения

, где

Q_полн – полная производительность сооружения, Q_полн = 21320 м³/сут;

D_хл1 – доза первичного хлора, D_хл1 = 6 г/м³;

b_р – концентрация раствора гипохлорита натрия, b_р = 10 %;

ρ_р – плотность раствора 10 % концентрации, ρ_р = 1.01 т/м³,

 

м³/ч = 52 л/ч.

 

К установке принимаются 1 рабочий и 1 резервный насосы фирмы «Etatron D.S.» (Италия) марки 1Р 0073 АА 00100, Q_н.макс = 73 л/ч, N = 0.1 кВт.

Производительность насосов-дозаторов вторичного хлорирования определяется из выражения

, где

Q_пол – полезная производительность сооружения, Q_пол = 20500 м³/сут;

D_хл1 – доза первичного хлора, D_хл1 = 2 г/м³;

b_р – концентрация раствора гипохлорита натрия, b_р = 10 %;

ρ_р – плотность раствора 10 % концентрации, ρ_р = 1.01 т/м³,

 

м³/ч = 17 л/ч.

 

К установке принимаются 1 рабочий и 1 резервный насосы фирмы «Etatron D.S.» (Италия) марки 20-03, Q_н.макс = 20 л/ч, N = 0.058 кВт.

 

Аммонизаторная

 

Для предотвращения образования хлор-фенольных запахов перед хлором за 2-3 мин вводится аммиак. Доза аммиака принимается 1/6 от дозы первичного хлора, Д_а= 6 ·1/6 = 1 мг/л.

В качестве реагента используется товарная аммиачная вода с содержанием активного продукта 25%.

Расход аммиака составит

,

где – доза хлора, = 1 мг/л,

 

 кг/сут.

 

Соответственно количество товарной аммиачной воды концентрацией 25% равно

 

G _тов.ам = G _ам · 100/25 = 21.4 · 100/25 = 85.6 кг/сут.

 

              Технологической схемой реагентного хозяйства аммиачной воды предусматривается доставка товарного продукта автотранспортом в пластмассовых контейнерах вместимостью 500 кг. В этих же контейнерах осуществляется хранение реагента на складе.

Подача гипохлорита натрия к местам ввода в обрабатываемую воду осуществляется насосами-дозаторами непосредственно из контейнера.

 

 

 

Рис. 6.  Технологическая схема реагентного хозяйства аммиака

 

1 – электропогрузчик; 2 – контейнер с аммиачной водой; 3 – насос-дозатор;

 

Склад аммиачной воды

Вместимость склада рассчитывается на хранение 25% аммиачной воды в течение 15 + 3 = 18 суток.

 

G _{склад.ам} = G _тов.ам ·18 = 85.6 ·18 = 1541 кг.

 

              При вместимости контейнера 500 кг на складе должно храниться 3 контейнера и 1 контейнер, из которого осуществляется дозирование, должен быть в дозаторной.

 

Насосы-дозаторы

 

Производительность насосов-дозаторов аммиачной воды определяется из выражения

 

,

 

где Q_полн – полная производительность сооружения, Q_полн = 21320 м³/сут;

D_ам – доза первичного хлора, D_ам = 1 г/м³;

b_р – концентрация раствора аммиачной воды, b_р = 25 %;

ρ_р – плотность раствора 25 % концентрации, ρ_р = 0.920 т/м³,

 

м³/ч = 4 л/ч.

 

К установке принимаются 1 рабочий и 1 резервный насосы фирмы «Etatron D.S.» (Италия) марки 05-07, Q_н.макс = 5 л/ч, N = 0.058 кВт.

 

 

 

Скорые фильтры

Расчет скорых фильтров (Ф) производится на полезную производительность станции, которая составляетQ = 20500 м³/сут.

Для получения воды питьевого качества принимаются однослойные, скорые фильтры с промывкой водой, загруженные кварцевым песком со следующими параметрами (табл.21 [1]):

 

Характеристика фильтрующего слоя
Материал загрузки	Диаметр зерен, мм			Коэф-т неоднородности загрузки	Высота слоя, м	Скорость фильтрования
	наимень ших	наиболь ших	эквивалентный			Нормальный режим	Форсирован. Режим
Кварцевый песок	0,7	1,6	0,8-1	1,6-1,8	1.5	6,0	7,2

 

Дренаж выполняется трубчатым с отверстиями диаметром 10 мм.

Высота поддерживающих слоев принимается 0,45м (табл.22 [1]).

Промывка фильтров осуществляется водой с интенсивностью i = 15 л/с × м² (табл.23[1]), продолжительность промывки – t₁ =  6 минут (0,10 ч), относительное расширение загрузки – 30%.

Общая площадь фильтрования определяется по формуле 18 [1]

 

F_ф = Q / ( T_ст v_н – n_пр q_п  – n_пр t_пр v_н),

 

где Q – полезная производительность станции, Q = 20500 м³/сут;

  T_ст – продолжительность работы станции в течение суток, T_ст = 24 ч;

  v_н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, v_н = 6 м/ч;

  n_пр – число промывок одного фильтра в сутки, n_пр = 2;

  q_пр – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра,

q_пр = i · t₁ · 3.6 = 15 × 0.1 × 3.6 = 5.4 м³/м²;

 

t_пр – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой – 0.33 ч.

 

F_ф = 20500 / (24 × 6 – 2 × 5.4 – 2 × 0.33 × 6) = 159 м².

 

В соответствии с рекомендациями п. 6.99 [1] количество фильтров определяется из выражения

N_ф = 0.5 (F_ф)^1/2 = 0.5 (159)^1/2 = 6.3

К установке принимается 7 фильтров.

Проверяется величина форсированной скорости фильтрования v_ф из условия

 

v_ф = v_н N_ф /( N_ф – N₁) ≤ 1.2 v_н,

 

где N₁ – число фильтров, находящихся в ремонте, при N_ф < 20, N₁ = 1.

 

V_ф = 6 · 7 / (7 – 1) = 7 м/ч, это меньше 1.2 · 6 = 7.2 м/ч, что говорит о соблюдении необходимого условия.

Площадь одного фильтра равна

F_1ф = F_ф / 7 = 159 / 7 = 23.7 м².

В соответствии с площадью фильтрования принимается конструктивная схема фильтра с выносным коллектором размерами в плане 6.0 ´ 6.0 м, площадью фильтрования 27.0 м² (см. Рис. 3.2.14).

Расход воды на промывку фильтра определяется из выражения

Q_пр = 15 × 27 = 405 л/с или 405 × 3.6 = 1460 м³/ч

Объем воды на промывку одного фильтра равен

W_1ф  = Q_пр · t₁ = 1460 × 0.1 = 146 м³.

Суточный расход воды на промывку всех фильтров составляет

W_сут = W_1ф · N_ф × n_пр = 146 × 8 × 2 = 2336 м³.

Насосы для промывки фильтров: Q_пр = 1460 м³/ч; Н = 12-15 м. К установке принимается 2 рабочих и 1 резервный насосы марки 1Д1250-63 с частотой вращения вала 980 1/мин.

Определение диаметров технологических трубопроводов:

– подача исходной воды на ВОС – q = 21320/ 24 × 3.6 = 247 л/с,

D =500 мм, V = 1.08 м/с;

– подача исходной воды (отвод фильтрата и 1-го фильтрата) в каждый фильтр – q₁ = 247 / 7 = 35.3 л/с, D = 200 мм, V = 1.03 м/с;

– подача и отвод промывной воды q₂ = 405 л/с, D = 700 мм, V = 1.03 м/с.

Расчет дренажа

Дренаж состоит из коллектора и ответвлений в виде перфорированных распределительных труб с отверстиями диаметром 10 мм. При расстоянии между ответвлениями 300 мм и длине фильтра в чистоте 5800 мм количество труб составит

N₁ = 5800/300 = 19.

Расход промывной воды на одно ответвление

q_о = 0,405/19 = 0,0213 м³/с.

Ответвления выполняются из стальных труб диаметром 125 мм, при этом скорость в начале трубы составляет 1,55 м/с. 

Общая длина ответвлений L = l_o · 19 = 4,6 · 19 = 87,4 м,

где l_o – длина ответвления, по конструктивным размерам фильтра l_o = 4,6 м.

         Общая площадь отверстий в ответвлениях в соответствии с рекомендациями п. 6.105. [1] принимается 0,3 % рабочей площади фильтра, что составляет F_о = 0,003 · 27 = 0.081 м².

Тогда количество отверстий диаметром 10 мм с площадью f = 0,0000785 м² равно N₂ = F_о/ f = 0.081/0,0000785 = 1032 шт.

Соответственно шаг между отверстиями составит

l = L / N₂ = 87,4/1032 = 0,085 м.

 

Контактные префильтры

 

Расчет контактных префильтров (КПФ) производится с учетом расхода воды на промывку фильтров, то есть расчетная производительность КПФ составляет

Q_кпф = Q + W_сут= 20500 + 2336 = 23836 м³/сут

К проектированию принимаются КПФ с водовоздушной промывкой (по схеме КО-3) с загрузкой из кварцевого песка со следующими параметрами (п. 6.142 [1]):

 

Характеристика фильтрующего слоя
Материал загрузки	Диаметр зерен, мм			Коэф-т неоднородности загрузки	Высота слоя, м	Скорость фильтрования
	наименьших	наиболь ших	эквивалентный			Нормальный режим	Форсирован. режим
Кварцевый песок	1.0	2.0	1.1-1.3	1,6-1,8	2.3	6,0	7.2

 

Дренаж выполняется трубчатым с отверстиями диаметром 10 мм. Высота поддерживающих слоев принимается 0.7 м. В связи с наличием второй ступени осветления на фильтрах сброс первого фильтрата у КПФ не предусматривается.

Промывка КПФ осуществляется в 3 этапа:

1 этап – взрыхление загрузки воздухом с интенсивностью 20 л/с × м²

(п. 6.133 [1]) в течение 2 мин;

2 этап – совместная водовоздушная промывка при подаче воздуха с интенсивностью 20 л/с × м²  и воды i₁ = 3.5 л/с × м² в течение t₁ = 6 мин;

3 этап – промывка водой с интенсивностью i₂ = 7.0 л/с × м² в течение 6 мин;

Общая площадь фильтрования определяется по формуле 27 [1]

 

F_ф = Q_кпф / [T_ст v_н – n_пр (q_пр + t_пр v_н)],

 

где Q_кпф – расчетная производительность КПФ, Q_кпф = 23836 м³/сут;

   T_ст – продолжительность работы станции в течение суток, T_ст = 24 ч;

   v_н – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, v_н = 6 м/ч;

   n_пр – число промывок одного фильтра в сутки, n_пр = 2;

   q_пр – удельный расход воды на одну промывку одного КПФ,

q_пр = (i₁ + i₂) · t₁ · 3.6 / 60 = (3.5 + 7.0) 6 × 3.6 / 60 = 3.78 м³/м²;

t_пр – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для КПФ с водовоздушной промывкой – 0.5 ч;

 

F_ф = 23836 / [24 ×6 – 2 (3.78 + 0.5 × 6)] = 174 м².

 

В соответствии с рекомендациями п. 6.99 [1] количество КПФ определяется из выражения

N_кпф = 0.5 (F_ф)^1/2 = 0.5 (174)^1/2 = 6.6

К установке принимается 7 КПФ.

Проверяется величина форсированной скорости фильтрования v_ф из условия

 

v_ф = v_н N_ф /( N_ф – N₁) ≤ 1.2 v_н,

 

где N₁ – число фильтров, находящихся в ремонте, при N_ф < 20, N₁ = 1.

 

v_ф = 6 · 7 / (7 – 1) = 7 м/ч, это меньше 1.2 · 6 = 7.2 м/ч, что говорит о соблюдении необходимого условия.

Площадь одного КПФ равна

F_1кпф = F_ф / 7 = 174 / 7 = 25.0 м².

В соответствии с площадью фильтрования принимается конструктивная схема КПФ с выносным коллектором размерами в плане 6.0 ´ 6.0 м, с площадью фильтрования 27.0 м².

Расход воды на промывку КПФ при водяной отмывке определяется из выражения

Q_пр = 7.0 × 27.0 = 189 л/с или 189 × 3.6 = 681 м³/ч

Объем воды на промывку одного КПФ равен

W_1кпф  = q_пр  F_1кпф = 3.78 · 27 = 102 м³.

Суточный расход воды на промывку всех КПФ составляет

W_{сут.кпф} = W_1кпф N_кпф × n_пр = 102 × 7 × 2 = 1428 м³.

Насосы для промывки КПФ: Q_пр = 681 м³/ч; Н = 12-15 м. К установке принимается 2 рабочих и 1 резервный насосы марки К200-150-250 с частотой вращения вала 1450 1/мин.

Воздуходувки для промывки КПФ: Q_пр.воз = 20 · 27 · 60 / 1000 = 32.4 м³/мин.

К установке принимается 1 рабочая и 1 резервная воздуходувки марки ВК-50.

Определение диаметров технологических трубопроводов:

- подача исходной воды и отвод фильтрата от каждого КПФ – q₁ = 247 / 7 = 35.3 л/с, D = 200 мм, V = 1.03 м/с;

- подача и отвод промывной воды q_пр = 189 л/с, D = 500 мм, V = 0.90 м/с;

- подача воздуха q_пр.воз = 20 · 27 = 540 л/с, D = 200 мм, V = 15.7 м/с;

- опорожнение КПФ – D = 150 мм.

 

        

 

                                                                           

Рис. 3.19. Контактный префильтр с водовоздушной промывкой

1 – коллектор водяного дренажа; 2 – дырчатые распределительные трубы водяного дренажа; 3 – поддерживающий гравийный слой; 4 – фильтрующая загрузка; 5 – водосливная стенка; 6 – канал; 7 – струенаправляющий выступ; 8 - дырчатые распределительные трубы воздушного дренажа; 9 – подача исходной воды в КПФ; 10 – отвод фильтрованной воды; 11 – подача промывной воды; 12 – отвод промывной воды; 13 – опорожнение КПФ; 14 – коллектор исходной воды; 15 – коллектор фильтрованной воды; 16 – коллектор подачи воды на промывку; 17 – коллектор отвода промывной воды; 18 – подача сжатого воздуха

 

Барабанные сетки

 

Барабанные сетки устанавливаются для защиты дренажа и фильтрующей загрузки КПФ от крупных примесей. В соответствии с расчетной суточной производительностью к установке принимаются 2 рабочих и 1 резервная барабанные сетки БС 1.5×2 производительностью 20000 м³/сут каждая. Сетки устанавливаются в железобетонных камерах с общим каналом фильтрованной воды. Общий размер сеточных камер принимается 4.5 × 9.0 м, ширина каждой камеры – 3.0 м. Подача исходной воды к сеткам осуществляется напорными трубопроводами диаметром 400 мм.

Промывка барабанных сеток осуществляется автоматически в зависимости от перепада уровня воды в камерах до сетки и после нее. Производительность промывного насоса БС определяется из выражения Q_пр.н = 0.003 ·Q = 0.003 ·20000 = 60 м³/ч. К установке принимается 1 рабочий и 1 резервный насосы К100-80-125, обеспечивающие подачу этого количества воды при напоре 20 м. Барабанные сетки промываются водой из резервуара для промывки КПФ.

 

Контактный резервуар

Контактный резервуар обеспечивает интервал времени равный 2-3 мин между вводом первичного хлора и последующих реагентов (щелочи и коагулянта).

 

Необходимая вместимость контактного резервуара при 3-х минутном пребывании воды составит

= 45 м³.

 

Контактный резервуар состоит из двух параллельно работающих отделений, с вертикальными перегородками, создающими при движении воды поворот на 180°. Располагается резервуар под камерой барабанных сеток. Размеры контактного резервуара в плане 3.0 × 4.5 м, высотой 4.8 м. Полный объем 46.0 м³.

 

Диаметр трубопроводов, подводящих воду к каждому отделению контактного резервуара, принят 400 мм. Отвод воды из контактного резервуара осуществляется такими же трубами. Контактный резервуар оборудуется переливной трубой d_y = 400 мм и обводной линией d_y = 500 мм. Для опорожнения предусматривается выпуск d_y = 200 мм.

 

       

Смесительные устройства

 

Смесительные устройства включают устройства ввода реагента, обеспечивающие равномерное распределение реагентов в трубопроводе или канале подачи воды в смесители, и собственно смесители, обеспечивающие последующее интенсивное смешение реагентов с обрабатываемой водой. При обработке воды несколькими реагентами и необходимости соблюдения интервалов времени между их введением проектируется комплекс последовательно функционирующих смесителей и емкостей, обеспечивающих требуемую продолжительность контакта каждого реагента с водой. Число смесительных устройств (секций) принимается не менее двух с возможностью отключения любого из них при технологической необходимости.

 

Вихревые смесители

 

Вихревой смеситель представляет собой конический или пирамидальный вертикальный диффузор с углом между наклонными стенками a = 30 – 45°, заканчивающийся верхней частью с вертикальными стенками, высотой от 1,0 до 1,5 м. Вихревые смесители хорошо работают при смешении с водой суспензий реагентов. Поэтому в настоящем проекте вихревые смесители применены для смешения с водой известковой суспензии. Размеры смесителей в плане должны соответствовать строительному модулю 3 м (допускается 1.5 м) для квадратных смесителей и 1 м для круглых.

Расход воды, поступающей в вихревые смесители, при повторном использовании промывных вод КПФ, Ф и барабанных сеток составит

 

Q_см = Q + Q_пр.кпф + Q_пр.ф + Q_пр.бс,

 

где Q – полезная производительность сооружений, м³/сут, Q = 20500;

Q_пр.кпф – расход воды на промывку КПФ, м³/сут, Q_пр.кпф = 1428;

Q_пр.ф – расход воды на промывку Ф, м³/сут, Q_{пр. ф} = 2336;

Q_пр.бс – расход воды на промывку барабанных сеток, м³/сут, Q_пр.бс = 0.005·Q =

= 0.005 · 20500 = 123,

 

Q_см = 20500 + 1428 + 2336 + 123 = 24387 м³/сут.

 

Соответственно расчетный секудный расход воды, поступающий в смесители равен

 

q_см = Q_см /24 · 3600 = 24387 /24 · 3600 = 0.282 м³/с.

 

Подбор смесителей, соответствующих модульным строительным размерам, осуществляется с использованием рекомендаций, приведенных на рис.

 

 

Рис. 9. Смеситель вихревой