2 страница

2.

Т4. Вимоги до якості води

Вимоги до якості води в господарський-питному водопроводі В1 можна розбити на дві групи:

- вода повинна бути питною, згідно ГОСТ 2874-82*;

- вода повинна бути холодною, тобто з температурою t +8... +11 С.

Стандарт на питну воду містить показники трьох типів:

1) ФІЗИЧНІ: каламутність, кольоровість, запах, присмак;

2) ХІМІЧНІ: загальна мінералізація (не більше 1 г/літр - це прісна вода), а також зміст неорганічних і органічних речовин не більш гранично-допустимих концентрацій (ГДК);

3) БАКТЕРІОЛОГІЧНІ: не більше трьох бактерій на літр води.

Температура води в межах t +8... +11 С досягається за рахунок контакту підземних труб зовнішнього водопроводу з грунтом, для чого ці труби не теплоїзоліруются під землею. Зовнішній водопровід прокладається завжди на глибинах нижче за зону промерзання грунту, де круглий рік температури позитивні.

Сучасні методи: покращення якості води звичайно представляє собою комбінацію ряду технологічних процесів: фізичних, хімічних (фізико-хімічних) і біологічних.

Технологічні схеми і основні споруди станцій покращення якості води вибирають, беручи за основу практику експлуатації водопровідних станцій, що працюють в аналогових умовах, враховував результати технологічних вишукувань або дослідів на модельних установках. Дані по покращення води в «джерелі» звичайно вивчають за декілька років, враховуючи маловодні і багатоводні роки, а також за весь рік.

Для підготовки води питної якості можуть бути прийняті тільки ті методи, за якими отримані позитивні гігієнічні висновки.

Підготовчі роботи до проектування включають порівняння основних властивостей води в джерелі з вимогами ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая»

Станції очистки води будують по типовим проектам, що передбачають застосування різних технологічних схем, що забезпечують якість води після очистки і відповідних до вимог ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая». Дані про порівнянні приводять у табл

Порівняння властивостей вихідної води з вимогами ГОСТ 2874-82

Найменування	Вихідні значення	Вимоги ГОСТ	Висновки
Продуктивність станції, , м^3/сут		—	—
Максимальна кількість зважених речовин, мг/л	18,1		Не відповідає
Мінімальна кількість зважених речовин, мг/л	3,0	—	—
Гідравлічна крупність 75 % зважених речовин, мм/с	0,05	—	—
Кольоровість, град			Не відповідає
Запах, бал	2,9		Не відповідає
Лужність, мг екв/ л	10,1		Не відповідає
Активна реакція рН	8,1		Відповідає
Кількість клітини планктону, шт/мл		—	—

Т5. Споруди для поліпшення якості води

5.1 Визначення продуктивності станції очистки

Водоочисну станцію розраховуємо на рівномірну роботу на протязі діб, якщо продуктивність становить не менше 5000 м³/доб.

Станцію розраховують на пропуск витрати, що подається споживачам (корисна продуктивність), і витрати на власні потреби (приготування розчинів реагентів, помивка фільтрів, господарські потреби станції і т.д.), а також витрати на поповнення запасу води для протипожежних цілей.

Повна добова продуктивність (м³/доб) очисної станції:

, (5.1)

а погодинна продуктивність:

, (5.2)

де — коефіцієнт; для станцій з повною добовою продуктивністю більше 50 тис. м³/доб — ; менше 50 тис. м³/доб — ;

— задана корисна продуктивність станції, м³/доб;

— витрата на поповнення пожежного запасу, м³/доб:

, (5.3)

де — число одночасних пожеж;

— норма витрати води на одну пожежу, л/с;

— розрахункова тривалість пожежі, рік.;

— час відновлення пожежного запасу, рік; приймаємо за СНиП 2.04.02-84.

При обладнанні системи для зворотного використання промивної води витрата на власні потреби може бути зменшена у 2…2,5 рази.

5.2 Розрахунок основних споруд станції очистки води і їхнє висотне розташування

5.2.1 Реагентне господарство

Реагентне господарство включає в себе склади реагентів, розчинні і витратні баки, дозатори і трубопроводи.

Розмір та об’єм споруд реагентного господарства залежить від кількості і якості реагентів, що застосовуються на станції. Для інтенсивної очистки природної води від зважених речовин і для зниження кольоровості воду обробляють коагулянтами.

Рекомендують застосовувати у якості коагулянту сіркокислий алюміній .

Орієнтирну (розрахункову) дозу коагулянту визначають відповідно рекомендаціям СНиП за максимальною каламутністю води в джерелі або за максимальною її кольоровістю. Для кольорових вод визначаємо за формулою:

, (5.4)

де — кольоровість води, град.

Для каламутних вод за табл. 2.1.

Таблиця 5.1

Таблиця для визначення дози коагулянту

Каламутність води, мг/л	До 100
Доза коагулянту, мг/л	25… 35…	30… 40…	35… 45…	46… 50…	50… 60…	60… 70…	70… 80…

При нестачі природної лужності для проведення процесу коагуляції вихідну воду необхідно підлужувати. Дозу лугу можна розраховувати за формулою:

, (5.5)

де — доза реагенту (товарного продукту) ля підлужування води, мг/л;

і — еквівалентна маса активної частини реагенту відповідно для підлужування і коагулянту, м г(мг · екв) (за табл. 2 [1]);

— доза коагулянту у перерахунку на безводну активну речовину, мг/л;

— загальна лужність води, яку оброблюють, мг екв/л;

— вміст активної речовини у реагенті для підлужування води. %.

Якщо виходить зі знаком мінус, то природна лужність достатня і підлужування не потрібно.

Заготівля, зберігання, приготування розчинів (суспензій) і дозування реагентів проводять у спеціальних приміщеннях, які мають склади мокрого та сухого зберігання коагулянту, флокулянта, кальцинованої соди, активованого вугілля, кремне-фтористого натрію і ін.; розчинні і витратні баки; насоси для перекачки і дозування сухих реагентів.

При зберігання коагулянту на станції очистки у сухому виді (сухе зберігання) площа складу (м²) розраховують за формулою:

, (5.6)

де —термін зберігання коагулянту на складі, доба; для станцій продуктивністю до 25 тис. м³/добу складає не менш 30 діб;

— коефіцієнт, що визначає площу переходів на складі, ;

— вміст безводного продукту у реагенті, %;

— щільність коагулянту, т/м³;

— висота шару коагулянту на складі, до 2 м.

5.2.2. Приготування розчинів реагентів

Розчинні і витратні баки для реагентів можуть бути сполученої конструкції. У цьому випадку у витратний бак розміщують менший за об’ємом розчинний бак. Якщо баки розміщують окремо друг від друга, тоді їх поєднують трубопроводами і затворною арматурою. Для того, щоб прискорити розчинення реагентів і перемішування, у розчинні баки подають підігріту воду і стиснуте повітря. Розчинні баки обладнують колосниковими решітками. Баки місткістю менше 1,5 м³ роблять з деревини, пластмаси (вініпластмаси, полістиролу), металу і футерують пластмасою. При місткості більше 1,5 м³ баки звичайно виготовлюють з залізобетону прямокутної форми з антикорозійним захисним покриттям (рис. 2.1).

1. Розчинний бак.

2. Подача води.

3. Витратні баки.

4. Засувка.

5. Бочок дозатора.

6. Дозуюча діафрагма.

Рис. 5.1. Схема реагентного господарства

Розрахункову корисну місткість (м³) розчинного баку коагулянту визначають за рівнянням:

, (5.7)

де — розрахункова витрата води, яку оброблюють, м³/год;

— час, необхідний для приготування розчину коагулянту, год.; при малій продуктивності станції очистки год.;

— концентрація розчину коагулянту у розчинному баку, %; до 17 % для неочищеного і до 20 % для очищеного (у витратних баках до 5…12 %) за рекомендаціями СніП;

— щільність розчину, т/м³.

Кількість баків — не менше двох, тоді місткість (м³) одного:

, (5.8)

де — кількість баків.

В залежності від робочої висоти баку , яку звичайно приймають рівною 0,6…2,5 м над колосниковою решіткою, визначають площу (м²) баку:

. (5.9)

Якщо квадратна форма баку, розмір його сторін дорівнює:

. (5.10)

У нижній частині стінки розчинних баків розташовуються під кутом 45 º до горизонту для неочисного коагулянту і 15 º для очисного. Для спустошення баків і викидів опадів передбачають трубопровід діаметром 150 мм.

Об’єм (м³) витратного баку визначають за формулою:

, (5.11)

де — концентрація робочого розчину коагулянту у витратному баку; %.

Т6. Освітлення і знебарвлення води.

6.1 Змішувальне обладнання

Для рівномірного розподілу реагентів у масі води, яка оброблюється, і забезпечення протікання реакції у всьому її об’ємі необхідно повне і швидке перемішування. Змішування реагентів з водою проводять у змішувачах гідравлічного типу, а також в змішувачах механічного типу при відповідному обґрунтуванні. Кількість змішувачів — не менше двох. В обхід змішувача передбачають обводний трубопровід з розміщенням у ньому устаткування введення реагентів замість резервного змішувача. Змішування реагентів з водою повинно бути закінчено впродовж 1…2 хвилин при мокрому, і не більш 3 хвилин при сухому дозуванні реагентів.

Розрахунок горизонтального змішувача

Приймаємо горизонтальний змішувач — лоток з трьома поперечними вертикальними перегородками (рис. 2.2).

1. Корпус. 3. Подача реагенту.

2. Перелив. 4. Подача води.

Рис. 2.2. Схема перегородчатого змішувача

Переріз лотка при швидкості руху води м/с:

, (6.1)

де м³/с — щосекундна продуктивність.

Висота шару води в кінці змішувача після перегородок м.

Ширина лотка

м. (6.2)

Втрати напору в кожному звуженні перегородчатого змішувача при швидкості води у них м/с:

м, (6.3)

де — коефіцієнт витрати, який залежить від відношення звуженого бічного проходу до товщини перегородки , при . При .

При наявності трьох перегородок загальна втрата напору у звуженнях усього змішувача м.

Розміри звужених проходів для води в центральній перегородці, де є два бічних звуження,

м², (6.4)

де м³/с — щосекундна продуктивність.

Глибина затоплення проходів від рівня води до їхнього верху повинна бути 0,1…0,15 м. Висота у світлі кожного з двох бічних проходів в центральній перегородці:

Необхідна ширина кожного звуженого бічного проходу:

см. (6.5)

У першій і другій перегородках влаштовують по одному центральному звуженому проході. Площа одного проходу:

м². (6.6)

Ширина центрального проходу у третій перегородці:

м. (6.7)

Відстань між перегородками по довжині змішувача

м. (6.8)

Розрахунок вертикального змішувача

Вертикальний змішувач має наступний вигляд:

Площа горизонтального перерізу в верхній (циліндричній) частині змішувача

м²

Діаметр циліндричної частини змішувача розраховуємо по формулі:

м

Діаметр конічної частини змішувача

Висота конічної частини змішувача

м

Повний об’єм змішувача при t=1.5 мин

м³

6.2. Камери утворення пластівців коагулянту

Після введення реагентів починається утворення пластівців. Для забезпечення оптимального режиму потрібне рівномірне повільне перемішування води. Ці камери роблять вбудованими у відстійники. Для станцій з продуктивністю більше 5000 м³/добу застосовують гідравлічні камери:

· перегородчаті,

· вихрові,

· з шаром зваженого осаду.

При меншій продуктивності застосовують вертикальні камери.

6.2.1. Розрахунок перегородчатої камери з горизонтальним рухом води

Схема перегородчатої камери з горизонтальним рухом води представлена на рис. 6.3.

1. Корпус.

2. Скид осаду.

3. Шибер.

4. Подача води від змішувача.

Рис. 6.3. Схема перегородчатої камери утворення пластівців з горизонтальним рухом води

Об’єм камери дорівнює:

м³. (6.9)

Висоту камери приймаємо м.

Площа камери (у плані):

м². (6.10)

Ширина коридору при швидкості руху води м/с

м. (6.11)

Для пропускної здатності 3400 м³/добу по типовому проекту ширину відстійника складає м.

Загальна кількість коридорів:

, (6.12)

де — товщина залізобетонних стінок камери; м.

Приймаємо 3 коридори, а число поворотів на одиницю менше, тобто 2, що відповідає вимогам СНиП.

Довжина кожного коридору (ширина камери):

м. (6.13)

6.3. Відстійники

Призначені для видалення механічних домішок. На станціях підготовки води застосовують проточні відстійники:

· радіальні,

· вертикальні,

· горизонтальні,

· тонкошарові.

Ефективність роботи відстійника залежить від швидкості руху води, швидкості осаду домішок і рівномірності розподілення потоку води. Зазвичай відстійник — це система бетонних коридорів. При повільному русі води домішки випадають по довжині коридору. При оптимальному режимі частинка гідравлічної крупності 75 % повинна випасти в осад до кінця коридору.

Розрахунок горизонтального відстійника на висвітлювання заданої витрати води

Сумарна площа (м²) горизонтальних відстійників у плані:

м², (6.14)

де — коефіцієнт об’ємного використання відстійника, ;

— розрахункова витрата води, що оброблюється на станції, м³/год.;

— швидкість випаду домішок, мм/с (визначаємо за СНиП 2.04.02-84, табл. 18); у нашому випадку мм/с.

Розрахункова ширина (м) відстійника:

, (6.14)

де —середня розрахункова швидкість горизонтального руху на початку відстійника, приймаємо рівною мм/с;

— середня глибина осаду, приймаємо м;

У середину кожного відстійника встановлюють продовжні вертикальні перегородки, які утворюють паралельні коридори. Розрахункова довжина (м) відстійника між дірчатими перегородками:

м. (6.15)

Загальна довжина відстійника дорівнює:

м. (6.15)

На початку і в кінці відстійника влаштовують поперечні водорозподільні дірчаті перегородки, її робоча площа в кожному коридорі відстійника шириною

м². (6.16)

Розрахункова витрата води для кожного коридорів:

(6.17)

Необхідна площа отворів у розподільних перегородках:

на початку відстійника

м², (6.18)

де — швидкість руху води у отворах перегородки, дорівнює 0,3 м/с;

в кінці відстійника

м², (6.19)

де — швидкість руху води у отворах кінцевої перегородки, дорівнює 0,5 м/с.

Приймаємо діаметр у передній перегородці м, тоді площа кожного отвору м², а число отворів . Діаметр отвору у кінцевій перегородці приймаємо м, тоді площа кожного отвору м², а число отворів .

Приймаємо 130 отвори в кожній перегородці, які розміщуємо у 13 рядів по горизонталі і в 10 рядів по вертикалі. Схема горизонтального відстійника представлена на рис. 2.4.

1. Подача води.

2. Дірчаті розподільчі перегородки.

3. Випуск освітленої води.

4. Приямок.

5. Видалення осаду.

Рис. 6.4. Схема горизонтального відстійника

Витрата води у % при періодичному скиді осаду з випорожненням відстійника

При періодичному видаленні осаду шляхом спуску води з відстійника і промивки із шлангів об’єм (м³) зони накопичення і ущільнення осаду буде складати:

, (6.20)

де — середня концентрація зважених речовин у воді, що надходить у відстійник за період між чистками, г/м³ (мг/л):

, (6.21)

де — кількість зважених речовин у вихідній воді, г/м³;

— перехідний коефіцієнт, який дорівнює для очищеного сірчанокислого алюмінію 0,55; для неочищеного — 1;

— доза коагулянту у перерахунку на безводний продукт, г/м³;

— кольоровість води, град.;

— кількість нерозчинних речовин, що вводяться з вапняком для підлужування води, мг/л:

, (6.22)

де — вміст у вапняку, частка по масі;

— доза вапняку, мг/л;

— кількість домішок у воді, що виходить з відстійника, мг/л;

— тривалість дії відстійника поміж чистками (доба); відповідно [1] приймаємо від 1 до 10…15 діб;

— кількість відстійників;

— середня концентрація осаду після ущільнення впродовж 24 год, г/м³; визначаємо за СНиП 2.04.02-84 в залежності від концентрації зважених речовин.

У нашому випадку середня концентрація зважених речовин у воді, що надходить у відстійник за період між чистками, дорівнює:

Дата добавления: 2015-11-15