ТОП 10:

Проектирование сооружений основной технологии



 

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]

 

Fф = Q / ( Tст vнnпр qп  nпр tпр vн),

 

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

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

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

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

  qпр – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра,

qпр = i · t1 · 3.6 = 15 × 0.1 × 3.6 = 5.4 м32;

 

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

 

Fф = 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

Nф = 0.5 (Fф)1/2 = 0.5 (159)1/2 = 6.3

К установке принимается 7 фильтров.

Проверяется величина форсированной скорости фильтрования vф из условия

 

vф = vн Nф /( NфN1) ≤ 1.2 vн,

 

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

 

Vф = 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 = Fф / 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

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

Объем воды на промывку одного фильтра равен

W = Qпр · t1 = 1460 × 0.1 = 146 м3.

Суточный расход воды на промывку всех фильтров составляет

Wсут = W· Nф × nпр = 146 × 8 × 2 = 2336 м3.

Насосы для промывки фильтров: Qпр = 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

qо = 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 = lo · 19 = 4,6 · 19 = 87,4 м,

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

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

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

Соответственно шаг между отверстиями составит

l = L / N2 = 87,4/1032 = 0,085 м.

 

Расчет верхней распределительной системы

 

Количество желобов при допустимом расстоянии между ними не более 2,2 м Nж = 5,8/2,2 = 2,64, принимается 3.

Расход промывной воды на один желоб

 

qж = 0,405/3 = 0,135 м3/с.

Ширина желоба с полукруглым лотком

Вж = 2·(0,1352/(1,57+1,5))1/5 =0,72 м.

Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до кромок желобов

Нж = 1,5·30/100 + 0,3 = 0,75 м.

Расстояние от дна желоба до дна канала при ширине канала 0,9 м

Нкан = 1,73·(0,4052/9,81 · 0,92)1/3+ 0,2 = 0,82 м.

Строительная высота фильтра Нф определяется как
сумма высот               

Нф = dк + Нпс + Нз +2,0+ 0,5 = 0,7+ 0,45+1,5 + 2,0 + 0,5=5,15 м.

 

Контактные префильтры

 

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

Qкпф = Q + Wсут= 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]

 

Fф = Qкпф / [Tст vнnпр (qпр + tпр vн)],

 

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

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

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

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

   qпр – удельный расход воды на одну промывку одного КПФ,

qпр = (i1 + i2) · t1 · 3.6 / 60 = (3.5 + 7.0) 6 × 3.6 / 60 = 3.78 м32;

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

 

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

 

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

Nкпф = 0.5 (Fф)1/2 = 0.5 (174)1/2 = 6.6

К установке принимается 7 КПФ.

Проверяется величина форсированной скорости фильтрования vф из условия

 

vф = vн Nф /( NфN1) ≤ 1.2 vн,

 

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

 

vф = 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

F1кпф = Fф / 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

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

Объем воды на промывку одного КПФ равен

W1кпф  = qпр  F1кпф = 3.78 · 27 = 102 м3.

Суточный расход воды на промывку всех КПФ составляет

Wсут.кпф = W1кпф Nкпф × nпр = 102 × 7 × 2 = 1428 м3.

Насосы для промывки КПФ: Qпр = 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: Qпр.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 qпр = 189 л/с, D = 500 мм, V = 0.90 м/с;

- подача воздуха qпр.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 Qпр.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 dy = 400 мм и обводной линией dy = 500 мм. Для опорожнения предусматривается выпуск dy = 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

 

Qсм = Q + Qпр.кпф + Qпр.ф + Qпр.бс,

 

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

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

Qпр.ф – расход воды на промывку Ф, м3/сут, Qпр. ф = 2336;

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

= 0.005 · 20500 = 123,

 

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

 

Соответственно расчетный секудный расход воды, поступающий в смесители равен

 

qсм = Qсм /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

 

По таблице принимается к установке 3 круглых смесителя диаметром 2 м. Высота верхней части с вертикальными стенками  составляет 1,5 м. При угле конусности a = 30° высота диффузора

 

 

,

где – диаметр смесителя, = 2,0 м;

– диаметр входной нижней части, = 0.32 м,

=3,1 м.

Определение общей высоты смесителя:

,

где – высота диффузора, = 3,1 м;

– высота верхней части, = 1.5 м;

= 3,1+1,5+0,3=4,9 м.

 

Расход воды на 1 смеситель q1см = qсм /3 = 0.282 /3 = 0.094 м3/с.

В соответствии с расходом подбираются трубы обвязки смесителя:

              - трубопровод подачи воды D = 300 мм, v = 1.24 м/с;

              - трубопровод отвода воды D = 400 мм, v = 0.7 м/с;

- переливной трубопровод D = 300 мм.

 

Шайбовые смесители

Шайбовые смесители устанавливаются для смешения воды с раствором коагулянта перед подачей воды на КПФ. К установке принимается 2 смесителя. Расход воды на 1 смеситель

q1см = qсм /2 = 0.282 /2 = 0.141 м3/с.

 

Диаметр подводящего трубопровода dтр = 400 мм, vтр = 1.04 м/с. Расчет смесителя производится с использованием графика (см. рис.)

 

 

 

Рис. 10.  К расчету шайбовых смесителей

 

Коэффициент сопротивления диафрагмы ζд определяется из выражения

 

 

ζд = hсм ·2 g / ,

 

где hсм – потери напора в смесителе, hсм = 0.4 м,

 

ζд = 0.4 · 20 / 1.08 = 7.7.

 

              При ζд = 7.7 по графику находим .

Откуда d д = = 256 мм.

 

 

Резервуары чистой воды

 

Ввиду отсутствия данных о работе насосной станции II подъема и сведений о расходах воды на пожаротушение в населенном пункте общий объем резервуаров чистой воды принимается равным 20% полезной производительности станции

 

WРЧВ = 20 ·Q / 100 = 20 ·20500 / 100 = 4100 м3.

 

Количество РЧВ должно быть не менее двух. К установке принимается 2 типовых железобетонных резервуара вместимостью 2000 м3 каждого с размерами: 18×24×4.8 м.

 







Последнее изменение этой страницы: 2019-05-20; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.214.184.124 (0.027 с.)