Водоснабжение города и промышленных предприятий (стр. 5 из 26)
Глава 5. Очистные сооружения
5.1.Выбор схемы и состава очистных сооружений
Сравнивая показатели качества воды источника с требованиями ГОСТ 2874-82 показывает, что она не удовлетворяет этим требованиям по цветности и мутности.
Осветление и обесцвечивания воды производится коагулированием, в качестве реагента применяется сернокислый алюминий Al2(SO4)3 .Этот процесс предусматривает реагентное хозяйство, а также смесители.
Для снижения интенсивности запаха и вкуса предусматривается предварительное хлорирование (если больше 2 баллов)
Для обеззараживания воды также применяется хлорирование (вторичное), которое осуществляется перед поступлением воды в резервуары чистой воды.
Учитывая состав воды и производительность станции в качестве основных сооружений принимаем горизонтальные отстойники и скорые фильтры.
5.2. Определение расчетной производительности очистной станции
Производительность очистной станции определяется по формуле:
Qоч.соор. мах= α*(Qмах.сут+Qдоп )=1,15*(42421+1458)= 50242 м3/сут
где, α –коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужны станции и зависящий в основном от промывки фильтров. Принимаем равным 1,15 при повторном использовании промывной воды в размере 10% от расхода воды, подаваемой потребителям, и при сборе концентрированной мутной воды в размере 5% [1,п.6.6]
Qдоп –расход воды на трехчасовое тушение пожара, определен в главе 5 и равен 1458 м3/сут;
5.3. Расчет сооружений реагентного хозяйства
Употребляемые при обработке воды реагенты вводятся в виде порошков или гранул (сухое дозирование) либо в виде водных растворов или суспензий (мокрое дозирование). Оба способа дозирования требуют организации на водоочистном комплексе реагентного хозяйства.
Реагентный блок разработан на два основных реагента: коагулянта и флокулянта. Хлорирование воды обеспечивается подачей хлорной воды от отдельно стоящей хлораторной.
Отделение коагулянта запроектировано в составе: баков растворных и расходных., насосов – дозаторов, а также воздуходувкой. Под растворными баками предусмотрены поддоны, что позволяет осуществлять контроль за утечками раствора – коагулянта из баков. В растворных баках концентрацию раствора коагулянта следует принимать до 20 %, а в расходных баках – 10-12%.
Внутренняя поверхность баков покрывается специальной изоляцией.
Отделение ПАА состоит из склада и помещения для приготовления раствора ПАА определенной концентрацией.
Для расчетов сооружений реагентного хозяйства необходимо определить дозы применяемых реагентов. В качестве коагулянтов, для устранения повышенной цветности и мутности, используют сернокислый алюминий.
Доза коагулянта:
где, Ц – цветность исходной ходы, 60 град
В соответствии [1.табл.16] дозу реагента берем мах, при этом учитывая нашу мутность воды:
Дк = 40 мг/л
Для улучшения хлопьеобразования при недостаточной щелочности исходной воды проводят подщелачивание воды (в качестве коагулянта используют сернокислый алюминий, а для ускорения процесса добавляем гашеную известь). Дозу подщелачивания определяем по формуле:
где : ек – эквивалентный вес безводного коагулянта; для сернокислого алюминия он равен 57;
Щ0 – щелочность исходной воды (карбонатная жесткость),мг-экв/л;
Кщ - коэффициент для извести = 28;
Если Дщ < 0 , то не производим подщелачивание.
Для улучшения осветления и обесцвечивания воды используется флокулянт полиакриламид (ПАА) = ДПАА = 0.5 мг/л Дозу флокулянтов следует принимать в соответствии [1.табл.16]
Для интефикации хода коагуляциии обесвечивания, а также для улучшения санитарного состояния сооружений рекомендуется проводить первичное хлорирование воды. Доза хлора для первичного хлорирования принимаем 3 –10 мг/л. Коагулянт вводят после первичного хлорирования, ПАА через 2 – 3 мин. после коагулянта.
5.4.Расчет отделения коагулянта
6.4.1. Сухое хранение коагулянта
Для хранения реагентов в сухом виде предусматривают закрытые помещения на первом этаже вблизи от растворных баков. При хранении навалом сульфата алюминия и негашеной извести высоту слоя принимают соответственно 1,5 –2 м, а при наличии соответствующей механизации допускается увеличение высоты слоя до 2,5 –3,5 м. Площадь склада коагулянта определяем на 30 суточное хранение.
Площадь склада:
где k – коэффициент, учитывающий расширение площади за счет проходов, 1,2;
P - суточная потребность в реагенте, т/сут;
где Д – доза реагента, 40 мг/л;
Qсут.пол – расчетная производительность станции , 40529 м3/сут
в – процентное содержание чистого продукта в техническом реагенте для глинозема очищенного 42 %;
T – время хранения коагулянта , 30 суток;
h – высота слоя коагулянта, 2 м;
γ – объемный вес коагулянта, 1 т/м3;
Размер склада в плане принимаем 8 x 9 м2 (при высоте слоя коагулянта 2,1 м)
Проверим площадь склада на возможность доставки коагулянта на очистные сооружения большегрузными 60-тонными железнодорожными вагонами. Принимаем: грузоподъемность вагона G = 6т; число одновременно прибывших вагонов N = 1; время, на которое необходимо иметь запас реагента на складе к моменту поступления новой партии, Т0 = 10 сут
где G–грузоподъемность большегрузного железнодорожного вагона, 60т;
N – количество одновременно прибывающих вагонов,1;
T – время на которое необходимо иметь запас реагента на складе, к моменту поступления новой партии, принимаемое равным 10 сут. при доставке железнодорожными вагонами;
Принимаемая площадь склада удовлетворяет требованиям приема большегрузного вагона.
По мере необходимости коагулянт со склада подается в растворные баки, где получается 20% раствор. После 4-5 часового отстаивания раствор перепускают в расходные баки, где он разбавляется до концентрации 10-12%. Емкость растворных баков:
где qчас – часовая производительность станции, 1689 м3/ч;
n – время полного циклаприготавления раствора коагулянта 10-12 ч ;
враст - концентрация раствора коагулянта, 20%;
Площадь растворного бака:
где h – высота слоя раствора, 1 м
Принимаем 3 растворных бака, каждый емкостью 3,4 м3 . Высота слоя раствора h = 1 м, в плане 1,7х 2 м2.
Емкость расходных (рабочих) баков:
где Wрасх – емкость расходного бака;
Wраст – емкость растворного бака;
враст – концентрация раствора коагулянта в растворном баке, 20%;
врасх - концентрация раствора коагулянта в расходном баке, 10-12%;
Площадь расходного бака:
где h - высота слоя раствора , 17-2 м;
Принимаем 2 расходных бака, каждый емкостью 6,8 м3. Высота слоя раствора 2 м, размер в плане 2 х 1,7 м2.
Количество растворных баков не менее трех и расходных баков не менее двух. Высотное расположение их должно обеспечить самотечный перелив растворов из растворных в расходные баки. Баки изготавливаются из монолитного или сборного железобетона. Растворные баки в нижней части проектируем с наклонными стенками под углом 150 к горизонтали для очищенного коагулянта. Для опорожнения баков и сброса осадка принимаем трубопровод диаметром не менее 150 мм
Внутренняя поверхность растворных и расходных баков должна быть защищена от коррозирующего действия раствора коагулянта при помощи кислотостойких материалов.
Днища расходных баков имеет уклон к сбросному водопроводу диаметр которого не менее 100 мм.
Забор раствора коагулянта из растворных и расходных баков предусматриваем с верхнего уровня.
Ввод раствора реагента производится в суженный участок напорного водовода, подающего воду на очистные сооружения.
В случае невозможности самотечного перепуска растворов реагентов предусматривается их перекачка кислотостойкими насосами марки 1,5х-6Д-1-41. Время перекачки принимаем 0,5 ч. Тогда производительность насоса равна: qнас = 3,4 / 0,5 = 6,8 м3/ч
5.4.2. Расчет производительности воздуходувок
Для интенсификации процессов растворения коагулянтов и перемешивание раствора в растворных и расходных баков предусматривается подача сжатого воздуха, подаваемого по воздухопроводам от воздуходувок.
Производительность воздуходувок определяется по формуле:
где iрас – интенсивность подачи воздуха в растворном баке, 8-10 л/сек м2;
iрасх - интенсивность подачи воздуха в расходном баке, 3-5 л/сек м2;
Fраст – площадь растворного бака, м2;
Fрасх – площадь расходного бака , м2;
Принимаем 2 воздуходувки марки ВК-3 - одну рабочую и одну резервную.
По площади баков воздух распределяется при помощи дырчатых винипластовых труб, уложенных под решетками растворных и по дну расходных баков отверстиями вниз, на расстоянии 0,4-0,5 м друг от друга. Скорость выхода воздуха из отверстий принимается 20-30 м/сек при диаметре отверстий 3-4 мм.