Расчет и проектирование насосных станций 4 страница

Контактный осветлитель представляет собой прямоугольный в плане железобетонный резервуар, загруженный фильтрующим слоем зернистого материала с поддерживающими слоями гравия, под которыми размещена дренажная система для равномерного распределения обрабатываемой и промывной воды. Фильтрование осуществляется в направлении убывающей крупности зерен восходящим фильтрованием – снизу вверх. Работа контактных

осветлителей основана на использовании явлений контактной коагуляции, которая протекает на поверхности сорбента.

Контактной коагуляцией называется процесс прилипания микроскопических, коллоидных и взвешенных частиц примесей воды к макроскопическим частичкам сорбента или к поверхности зернистого материала под действием молекулярных сил притяжения.

В отделении установлено 10 контактных осветлителей, размеры в плане 7×4 м, с полезной площадью каждого осветлителя 28 м², трубчатой распределительной системой и загрузкой из дробленого керамзита с поддерживающими слоями из гравия. Сбор промывных вод осуществляется тремя лотками с треугольными вырезами. Распределительная трубная система контактного осветлителя состоит из 19 стальных труб, условный проход dу=100мм. Каждая распределительная труба имеет 57 отверстия d=6 мм.

Отверстия расположены под углом 45⁰к вертикале и направлены вниз. Шаг отверстий 148мм.

Фильтрующий слой контактного осветлителя состоит из гранодиарита. Гранодиорит - горная порода, имеющая равнозернистую или порфировидною структуру. Основные месторождения, которой имеются на Урале, в Саянах, Сибири, на Дальнем Востоке. В практику водоочистке внедрен

гранодиоритовый песок Корфовского месторождения (Хабаровский край), поставщиком которого является Восток - фильтр. Восток товары и ряд других предприятий.

Гранодиоритовый песок обладает хорошими физико-механическими и высокими технологическими свойствами, что дает возможность использовать его в любых фильтровальных сооружениях осветления и обезжелезивания воды в фильтрах водоподготовки для объектов энергетики, а также для

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

доочистки сточных вод. Гранодиоритовый песок может применяться во всех типах водопроводных зернистых фильтрах, как в качестве основного фильтрующего слоя, так и для поддерживающих слоев, а также в фильтрах для доочистки

сточных вод.

Объем входной камеры м³:

W_ВХ.К=Q_сут·t/24·60, (4.46)

W_ВХ.К=47604·2/24·60=66,1 м³.

гдеt – время пребывания воды в камере (t=2 мин).

Площадь камеры, м²

F_ВХ.К= W_ВХ.К/h_ВХ.К. (4.47)

F_ВХ.К=66,1/3=22 м².

Площадь сеток в камерах, м²

F_с=Q_ч/3600·V_с, (4.48)

F_с=1983/3600·0,2=2,7 м²

гдеQ_ч – часовой расход воды.

Высота конической части камеры, м

h_кон=b/2·ctg·(90⁰-а), (4.49)

h_кон=3,2/2·1,19=2,2 м.

где b – ширина камеры, м;

а – угол наклона стенок к горизонту (а=50⁰).

Полная высота камеры, м

Н=h_ВХ.К.+ h_КОН, (4.50)

Н=3+2,2=5,2 м.

Площадь контактного осветлителя, м²

F=Q_сут/Т·V_рж-3,6·n·w·t₁-n·t₂·V_PH-n·t₃·V_PH, (4.51)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

F=47604/24·5-3,6·3·15·0,133-3·0,33·5-3·0,17·5=523,38 м².

где w – интенсивность промывки (w=15 л/м²).

Число контактных осветлителей

N_КО=0,5· F, (4.52)

N_КО=0,5· 523,38=9,8=10.

Площадь одного контактного осветлителя, м²

f_КО=F/ N_КО , (4.53)

f_КО=523,38/10=52,33 м².

Скорость восходящего потока при форсированном режиме, м/с

V_рф=V_рн· N_КО/ N_КО-N₁, (4.54)

V_рф=5·10/10-1=5,5 м/с.

гдеN₁ – количество осветлителей, находящихся в ремонте (N₁=1).

4.10 Озонаторная установка

Для обеззараживания воды возможно использование озона О₃. Озон имеет высокую окислительную способность, это объясняется легкость отдачи атомарного атома кислорода. Окислительный потенциал озона 1,95В, а для хлора 1,35В. Благодаря высокому окислительному потенциалу озон легко взаимодействует со многими минеральными и органическими веществами, в том числе цитоплазмой клеток, легко разрушая. Озон действует быстрее, чем хлор в 15 – 20 раз, температура воды, рН, мутность и др. свойства оказывают меньшее влияние на процесс обеззараживания, чем при хлорировании, что облегчает дозирование реагента и контроль за эффективностью обеззараживания. Преимущество озонирования заключается в том, что вода не обогащается дополнительными примесями. Остаточный озон распадается, превращаясь в кислород, т.е дозировка не такая тщательная, чем при хлорирование не только обеззараживает воду, но и устраняет запахи, привкусы, а также обесцвечивает воду за счет окисления и разложения органических примесей.

Получение озона, осуществляется в озонаторах, в которых освобожденный от пыли и влаги воздух с определенной скоростью пропускается между проводящими ток поверхностями, при этом образуется

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

озона-воздушная смесь, которая контактирует с водой в специальных реакторах.

Из рисунка 4.1 мы видим как воздух забирается через фильтр 1 и компрессором 2 подается в охладитель 3, проходит через устройства для осушения 4 и поступает в озонаторы 6. Озон образуется в результате тихого электрического разряда в воздухе. Ток подается к озонаторам через трансформаторы 5. Для смешивания воды с озоном служат смесители (контактные резервуары) 10. Озон (вместе с воздухом) подается в смеситель по трубопроводу 7 через распределительную систему 11. Подача озона в воду может осуществляться через систему пористых труб. Обрабатываемая вода поступает в смеситель по трубе 12. Контакт воды с мельчайшими пузырьками озона происходит в условиях противотока. Озонированная вода поступает в карман (отсек 9) и отводится по трубе 8 в резервуар чистой воды.

Рисунок 4.1 - Установки для озонирования воды

Расход озона

Q_оз=Q_сут·q_оз^max/1000, (4.55)

Q_оз=47604·5/1000=238 кг/сут.

гдеQ_сут – суточный расход воды, м³/сут;

q_оз^max – максимальная доза озона, г/м³.

Принимаем озонатор: производитель ОАО «Курганхиммаш» (г.Курган), тип озонатора: П-379, производительность по озону, кг/ч: 11,5, концентрация озона, кг/м³: 20,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

рабочее давление, кгс/см²: 0,7, потребляемая мощность (бщая), кВт:151, расход воздуха, м³/ч: 745.

Площадь поперечного сечения контактной камеры:

F_к=Q_час·Т/n·H, (4.56)

F_к=1983·0,1/2·5=19,8 м².

гдеQ_час – расход озонируемой воды, м³/ч;

Т – продолжительность контакта озона с водой (Т=5-10 мин);

n – количество контактных камер (n=2);

Н – глубина слоя воды в контактной камере (Н=4,5-5 м).

Площадь всех пор размером по 100 мк на керамической трубе занимает 25% внутренней поверхности трубы, м²

f_п=0,25·π·D_в·I, (4.57)

f_п=0,25·3,14·0,064·0,5=0,025 м².

гдеD_в – внутренний диметр (D_в=64 мм);

I – длина керамического блока, мм (I=500мм).

Отношение объема газовой смеси к объему обрабатываемой воды

а=Q_о.в./Q_час, (4.58)

а=550/1983=0,27.

где Q_о.в – количество осушаемого воздуха, м³/ч;

Q_час – расход озонируемой воды, м³/ч.

Количество озонируемого воздуха, м/ч

q_оз.в=Q_час·а, (4.59)

q_оз.в=1983·0,27=535,4м³/ч

гдеQ_час – расход озонируемой воды, м³/ч.

Площадь поперечного сечения магистральной распределительной трубы, м²:

f_тр=π·D_в²/4, (4.60)

f_тр=3,14·0,064²/4=0,00188 м² =18,8 см².

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

где D_в – внутренний диаметр, мм (D_в=49 мм).

Расход озонируемого воздуха, приходящегося на живое сечение каждой из 4 труб в камерах, м³/с

q_тр=q_оз.в./4·n, (4.61)

q_тр=0,098/4·2=0,02 м³/с.

гдеn – количество камер (n=2).

Скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с

υ=q_тр/f_тр, (4.62)

υ=0,02/0,00188=10,6 м/с.

гдеq_тр – расход озонируемого воздуха, м³/с;

f_тр – площадь поперечного сечения трубы, м².

Суммарная активность площадь пор всех керамических труб, уложенных в одной камере, м²

m=n_м·n_тр, (4.63)

m=4·8=32.

Σf_п=m·f_n, (4.64)

Σf_п=4·8·0,025=0,8 м².

гдеm – общее количество труб в одной камере;

n_м – количество магистралей;

f_n – площадь одной трубы;

n_тр – количество керамических труб.

Расход озонируемого воздуха, м³/мин·м²

q=q_оз.в/n· Σf_п , (4.65)

q=5,87 /2·0,8=3,66 м³.

гдеn – количество камер;

Σf_п – суммарная активная площадь пор.

Общее давление на входе в распределительную систему озон воздушной смеси, м вод. ст

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Н=Н_гидр+γ_в·ξ·υ²/2·g+0,001·А·q+0,3, (4.66)

Н=5+0,00125·(2,2/0,52²+1)·10,6²/2·9,81+0,001·2·10⁴/100^1.9·5,73+0,3=5,38 м вод.ст.

гдеН_гидр – гидростатическое давление, м вод.ст.;

γ_в – плотность воздуха;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

А – коэффициент, зависящий от условного диаметра пор на керамической трубе;

0,3 – избыточное давление.

4.11 Установка для обеззараживания хлором

На хлораторных станциях производится водоподготовка питьевой воды. Источниками выделения хлора на хлораторных станциях являются газовая аппаратура и склады хлора. Газ удаляется из помещения хлораторных встроенными вентиляторами.

Расход хлора для предварительного дозирования, кг/г

Q´_хл=Q_сут·Д´_хл/24·10000, (4.67)

Q´_хл=41747·5/24·10 000=0,869 кг/г.

гдеД´_хл=5 мл/л.

Расход хлора для вторичного хлорирования, кг/ч

Q´´_хл=Q_сут·Д´_хл/24·10000, (4.68)

Q´´_хл=41747·1/24·10 000=0,173 кг/г.

где: Д´´_хл =1 мг/л.

Общий расход хлора, кг/г

Q_хл=Q´_хл+Q´´_хл, (4.69)

Q_хл=0,654 +0,1308=0,784 кг/г.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

5 Охрана окружающей среды

5.1 Характеристика проектируемого объекта

В дипломном проекте разработана система водоснабжения населенного пункта численностью человек.

Жилые дома оборудованы внутренним водопроводом, канализацией и централизованным горячим водоснабжением.

На территории города расположена ТЭЦ

В разделе отражены негативные воздействия проектируемого объекта на окружающую среду и проектные решения, которые обеспечат необходимые санитарно-гигиенические требования и сведут к минимуму отрицательные воздействия проектируемого производства на окружающую среду.

Нормирование качества воды состоит в установлении для воды водного объекта совокупности допустимых значений показателей ее состава и свойств, в пределах которых надежно обеспечиваются здоровье населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие водного объекта.

Водные объекты подразделяются по виду водопользования на объекты хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового назначения и рыбохозяйственного водопользования.

Нормирование качества воды в водных объектах хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового проводят по общим требованиям и по содержанию вредных веществ в воде в соответствии с «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно бытового водопользования».

В том случае, если в воде водного объекта присутствуют вещества 1-го и 2-го класса опасности, то дополнительно оценка производится с учетом суммирующего действия этих компонентов.

Питьевая вода должна быть безопасна в эпидемическом и радиационном отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.

5.2 Характеристика источника водоснабжения

Река имеет следующие характеристики:

― Минимальный расход 95% обеспеченности 262 м³/с.

― Средняя скорость течения реки 0,72 м/с.

― Русло и берега устойчивые с сезонными деформациями не более -0,3м

― Льдообразование прекращается с установлением ледостава

― Ледостав устойчивый с мощностью 1 м.

― Лесосплав отсутствует

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Таблица 5.1 - Исходные данные и нормативные требования к качеству воды водных объектов хозяйственно-питьевого назначения

Показатели	Единицы измерения	Качество воды в реке	Нормативные требования к водоемам хозяйственно-питьевого назначения
ПДК, мг/л	ЛПВ	Класс опасности
Общие требования к составу и свойствам воды
Взвешенные вещества	мг/л		не нормируется
Плавающие примеси		отсутствие	отсутствие
Окраска	см	отсутствие	не должна обнаруживаться в столбике20 см
Запахи	балл		не должна приобретать запах интенсивностью более 2 баллов непосредственно или при последующем хлорировании или других способах обработки
Температура	°С	16,5	не должна повышаться более чем на 3 °С по сравнению со среднемесячной температурой воды самого жаркого месяца года за последние 10 лет
Водородный показатель (рН)		7,63	Не должен выходить за пределы 6,5-8,5
Минерализация воды	мг/л	102,4		-	-
Растворенный Кислород	мг О2/л	8,76	Не менее 4	-	-
Биохимическое потребление кислорода (БПК5)	мг О2/л	1,8		-	-
Химическое потребление кислорода (бихроматная окисляемость), ХПК	мг О2/л	15,4		-	-
Химические вещества
Железо	мг/л	0,003	0,3	с/т
Медь	мг/л	0,008	1,0	с/т
Никель	мг/л	0,001	0,02	с/т
Магний	мг/л	2,4		о/л
Марганец	мг/л	0,02	0,1	о/л
Цинк	мг/л	0,003	1,0	с/т
Азот нитритный	мг/л	0,002	1,0	с/т
Азот нитратный	мг/л	0,03	10,2	с/т

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Окончание таблицы 5.1

Фториды	мг/л	0,4	1,5	с/т
Алюминий	мг/л	0,07	0,2	с/т
Фосфаты	мг/л	0,029	3,5	о/л
Хлориды	мг/л			о/л
Сульфаты	мг/л	5,7		о/л
Фенолы	мг/л	0,004	0,001	о/л
СПАВ	мг/л	0,02	0,5	о/л
Нефтепродукты	мг/л	0,2	0,3	о/л
Бактериологические показатели
Возбудители кишечных инфекций		отсутствие	отсутствие
Жизнеспособные яйца гельминтов (аскарид, власоглав, токсокар, фасциол), онкосферытениид и жизнеспособные цисты патогенных кишечных простейших		отсутствие	Не должны содержаться в 25 л воды
Термотолерантныеколиформные бактерии	КОЕ/100мл	отсутствие	Не более 100
Общие колиформные бактерии	КОЕ/100мл		Не более 1000
Колифаги	БОЕ/100мл	отсутствие	Не более 10
Радиационные показатели
Суммарная объемная активность радионуклидов при совместном присутствии		отсутствие

Качество воды (таблице 5.1) оценено в соответствии с санитарными требованиями к водоемам хозяйственно- питьевого назначения по условиям:

1) для веществ, относящихся к 3-му и 4-му классам опасности. Условие выполняется для всех компонентов.

2) для веществ, относящихся к 1-му и 2-му классам (азот нитритный и фториды), одного лимитирующего показателя вредности (ЛПВ),

(5.1)

В воде содержится два компонента 2-го класса опасности (азот нитритный и фториды), сумма концентраций которых не превышает 1, т.е. 0,268<1

Вывод: качество воды в водном объекте не соответствует требованиям, предъявляемым к водоемам хозяйственно-питьевого назначения по фенолам, взвешенным веществам и цветности.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

В установлен класс источника водоснабжения и оценена пригодность данного источника для целей водоснабжения. В зависимости от установленного класса источника подбирается метод обработки воды.

Качество воды после обработки должно соответствовать требованиям. Нормативные требования по содержанию вредных веществ в питьевой воде представлены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Нормативные требования по содержанию вредных веществ в питьевой воде

Показатели	Ед. изм.	Качество воды в реке	Нормативные требования к качеству питьевой воды
ПДК, мг/л	ЛПВ	Класс опасности
Обобщенные показатели
Водородный показатель	единицы рН	8,2	в пределах 6-9
Общая минерализация (сухой остаток)	мг/л	220,7
Жесткость общая	мг-экв./л	1,2	7,0
Окисляемость перманганатная	мг/л	7,3	5,0
Поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионактивные	мг/л	0,03	0,5
Фенольный индекс	мг/л	0,002	0,25
Неорганические вещества
Железо	мг/л	0,003	0,3	с/т
Медь	мг/л	0,008	1,0	с/т
Никель	мг/л	0,001	0,02	с/т
Магний	мг/л	2,4		о/л
Марганец	мг/л	0,02	0,1	о/л
Цинк	мг/л	0,003	1,0	с/т

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ДП ―270112.65 – 2014 ПЗ

Окончание таблицы 5.2

Показатели	Ед. изм.	Качество воды в реке	Нормативные требования к качеству питьевой воды
ПДК, мг/л	ЛПВ	Класс опасности
Азот нитритный	мг/л	0,002	1,0	с/т
Азот нитратный	мг/л	0,03	10,2	с/т
Фториды	мг/л	0,4	1,5	с/т
Алюминий	мг/л	0,07	0,2	с/т
Фосфаты	мг/л	0,029	3,5	о/л
Хлориды	мг/л			о/л
Сульфаты	мг/л	5,7		о/л

Дата добавления: 2015-08-17