Водопроводные очистные сооружения

Министерство  общего и профессионального 

образования Российской Федерации   

   

   

 

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Кафедра "Водоснабжения  и водоотведения "   

   

   

 

Курсовая работа

Тема: "Водопроводные  очистные сооружения "   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

 

Выполнил студент  Рыжков А.В. шифр 372-030   

   

   

 

Проверил Лашкивская Н.Д.   

   

   

   

   

   

   

   

 

Томск 2002   

 

 

СОДЕРЖАНИЕ. Стр.   

   

-- Выбор метода  обработки воды и состава очистных сооружений. 2   

-- Расчёт и  проектирование водоочистных сооружений 2   

-- Определение  производительности водонапорной 3   

 очистной  станции.   

-- Реагентное хозяйство. 3   

-- Определение доз реагентов. 3   

-- Хранение реагентов.  Определение емкости растворных и расходных баков. 4   

-- Дозирование реагентов. 9   

-- Смеситель вихревой. 10   

-- Вертикальный отстойник. 15   

-- Фильтры. 21   

-- Обеззараживание воды. 29   

-- Хлорирование воды. 30   

-- Фторирование воды. 33   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  -- Выбор метода обработки  воды и состава очистных сооружений.   

 Метод обработки  воды и состав основных сооружений  выбираем в соответствии с  табл. 15 (1) в зависимости от качества исходной воды, производительности станции, местных условий и технико-экономических соображений.   

 Принимаем  следующую схему очистки воды: (согласно заданию) смеситель  вертикальный, отстойник со встроенной  камерой хлорообразования, фильтр, резервуар чистой воды.   

 Основные  сооружения: вертикальные отстойники - скорые фильтры, т.е. исходная  вода имеет мутность до 1500 мг/л,  цветность до 120 град. и производительность  станции до 5000 м³/сут.   

   

-- Расчет и  проектирование водоочистных сооружений.   

-- Определение производительности  очистной станции.   

 Полную расчетную производительность  водопроводной очистной станции  определяем по формуле:   

 

Q=Ђ *Q_n ,   

 Где Q- полная  расчетная производительность очистной  станции, м³/сут.;   

Q_n- полезная производительность очистной станции, м³/сут;   

 Ђ- коэффициент  учитывающий расходы воды на  собственные нужды станции.   

 При повторном  использовании воды =3%.   

   

Q=3*3500/100=105 м³/сут.   

   

Q_расщ=3500+105=3605 м³/сут.   

   

-- Реагентное хозяйство.   

-- Определение  доз реагентов.   

 Дозу реагента  для обработки воды устанавливают  на основании результатов пробного  коагулирования. При невозможности  проведении технологического анализа  воды дозу примем по табл. 16 (1), т.к. в воде содержится одновременно взвешенные   

 вещества  и цветность и расчетная доза  меньше табличной:   

 

Дк=4–ц,   

 Где Дк - доза  реагента, мг/л;   

 ц - цветность  обрабатываемой воды, град.   

 

Дк=4–70=4*8,37=33,47 мг/л    

   

 При мутности  по т. 16(1) - от 600 до 800 мг/л Дк=50-60 мг/л   

 Принимаем  Дк=50 мг/л.   

 Если щелочность  обрабатываемой воды недостаточна, добавляем известь Са (ОН)2, т.е.  подщелачиваем ее. Дозу подщелачивающего    

 Реагента  определяем по формуле:   

 

Дщ =Кщ(Дк /lк -Щ₀),   

 Где: Дщ- доза подщелачеваемого реагента, мг/л;   

 Дк- доза  коагулянта, мг/л;   

lк -эквивалентная  масса коагулянта, мг/мг-экв., для  Al₂(SO₄)₃-57   

 Кщ- коэффициент,  равный для извести 28.   

 Щ₀- минимальная щёлочность воды, мг-экв/л.   

 

Дщ=28(50/57-1,7+1)=4,96 мг/л.   

-- Хранение реагентов.  Определение ёмкости растворных  и расходных баков.   

 Склад будем  расчитывать на хранение 30- суточного  запаса, считая по периоду максимального  потребления реагентов, не менее  объема их разовой поставки. Площадь  склада при сухом хранении определяем по формуле:

Fскл=QДрТЂ'/10000Pа₀h_p   

 Где Fскл-  площадь склада, м²;   

Q- полезная  расчетная производительность очистной  станции, м³/сут.;   

 Т- продолжительность  хранения реагента, сут;   

 Др- доза  реагента по максимальной потребности, г/м³;   

 Ђ'- коэффициент,  учитывающий, площади проходов  на складе, Ђ'=1,15;   

 Р- содержание  активного безводного продукта  в реагенте, %. Очищенный Аl₂(SO₄)₃ содержит активной части 40%. В извести- 60%;   

 а₀- насыпная плотность реагента, т/м³;   

 а₀ Al₂(SO₄)₃=1,1 т/м³; извести- 1,5 т/м³;   

h_р- допустимая высота реагента на складе для Al₂(SO₄)₃ - 2 м для хлорной извести- 1,5 м.   

 

Fскл(Al₂(SO₄)₃)=(3500*50*30*1,15)/(10000*40*1,1*2)=7,06 м²

Fскл(Cl(OH)₂)=(3500*4,96*30*1,15)/(10000*60*1*1,5)=0,69 м²   

 При сухом хранении реагента приготовление раствора осуществляют в растворных баках. Емкость растворных баков определяем по формуле:   

 

Wр=Q_t*t*Др/10000*Вр*Ё,   

 Где Wр-  емкость растворного бака, м³;   

Q_t- производительность очистной станции, м³/ч;   

t- время, на которое  готовится раствор- 10 ч;   

 Др- доза реагента, г/м³;   

 Вр- концентрация реагента, %;   

 Вр=20% для очищенного;   

 Ё- объемный вес  раствора реагента, равный 1 т/м³.   

 

Wр=(150*10*50)/(10000*20*1)=0,38 м³

0,38/1,25=0,3- площадь одного бака,

где 1,25- высота слоя раствора,   

-- количество  баков.   

 Из растворных баков  раствора реагента перекачивают  в расходные баки, где разбавляют  водой до требуемой концентрации. Емкость расходного бака определяем  по формуле:   

 

W=Wp*Вр/в,   

 Где W- емкость  расходного бака, м³;   

 В- концентрация  раствора реагента в расходном  баке, % (до 12%)   

 

W=(0,38*20)/12=0,63 м³; F=0,63/2*1=0,315 м²   

 Количество  расходных баков должно быть  не меньше 2 с высотой слоя раствора  до 2 м.   

   

 Количество реагента  на принятый срок хранения  определяем по формуле:   

 

Мк=Q*Др*Т/10000*Р,   

 Где Мк- количество  реагента, т;   

Q- полная расчетная производительность  очистной станции, м³/сут;   

 Др- доза реагента по  максимальной потребности, мг/л;   

 Т-продолжительность  реагента, %.   

 

Мк(Al₂(SO₄)₃)=(3605*50*30)/(10000*40)=13,5 т

Мк(Cа(OH)₂)=(3605*4.46*30)/(10000*60)=0,89 т   

 Для растворения  реагента и перемешивания его  в баках предусматривают подачу  слабого воздуха с интенсивностью 8-10 л/сек*м² для растворения, 3-5 л/сек*м² для перемешивания. При разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках.   

 

Q_b=q_b*F*n,   

 Где Q_b- расход воздуха, л/с;   

q_b- интенсивность подачи сжатого воздуха, л/(с *м²)   

F- площадь одного  бака, м²;   

n- число баков    

 

Q_b=10*0,38*3=11,4 л/с

Q_b=5*0,38*3=5,7 л/с - для растворных баков

Q_b(общ.раств.)=11,4+5,7=17,1 л/с

Q_b=10*0,63*2=12,6 л/с

Q_b=5*0,63*2=6,3 л/с - для расходных баков

Q_b(общ.раств.)=12,6+6,3=18,9 л/с

Qобщ.=18,9+17,1=36,0 л/с    

 Принимаем воздуходувку ТВ-42-1.4, подача 2500 м³/ч, избыточное давление 0,4 кгс/см², электродвигатель: марка АО2-82-2, мощность 55 кВТ, частота вращения 2950 об/мин, размеры: 2520*1550*1480; масса 3990 кг и 1 резервную.   

   

 При использовании  комовой извести предусматривают ее гашение и хранение в виде теста в емкостях. Объем емкости определяют из расчета 3,5-5 м³ на 1 т товарной извести.   

 

Мк(Са(ОН)₂)=0,89 т ,   

 Следовательно  принимаем 1 емкость объемом 3,5 м³.   

 При мокром  хранении коагулянта объём баков опред. из расчёта -2,2 м³ на1т. 13,5*2,2=29,7 м³

F_коаг =29,7/2=15 м²; F_изв.=3,5/2=1,75 м².   

-- Дозирование  реагента.   

 Дозирование  извести в обрабатываемую воду  осуществляется дозаторами. Наиболее  часто применяют поплавковые  дозаторы и насосы-дозаторы.   

 Насосы-дозаторы  марки Нд 4IВ применяют для дозирования  растворов реагентов.   

 Подачу насосов  для дозирования реагентов определяем  по формуле:   

 

Qн=Qr*Др/10000*В*Ё,    

 Где Qн-  подача насоса, м³/ч;   

Qr- производительность  очистной станции, м³/ч;   

 Др- доза  реагента, г/м³;   

 В- концентрация  раствора реагента в расходном  баке, %;   

 Ё- объемный  вес раствора реагента, т/м³.

Qн=(150*50)/(10000*12*1=0,06 м³/ч   

   

 Количество  насосов-дозаторов принимаем 2 - 1- рабочий, 1- резервный. Принимаем насос типа НД 100/10 с электродвигателем ВАО-071-4; А=475*В=465, С=215, Д=75, Е=180, F=90, d₂=14, масса агрегата 48 кг.   

   

-- Смеситель  вихревой.   

 Смеситель  предназначен для быстрого и  полного смешивания реагента  с обрабатываемой водой.   

 По скорости  входа воды в смеситель и  расходу на одно отделение  определяем диаметр подающей  трубы: 

D=–4g/юЁ,   

 Где d-диаметр  подающей трубы, м;   

g- расход вод  на одно отделение, м³/с;   

 Ё- скорость  входа воды в смеситель 1,2 м/с. 

g=3605/86400=0,04 м³/с

0,04/2=0,02 м³/с - т.к. 2 отделения

d=–(4*0,02)/(3,14*1,2)=0,15 м   

 Сторону  квадрата нижнего сечения смесителя  (смеситель квадратный в плане)  определяем по формуле: 

в_н=dн+0,05,   

 где в_н- сторона квадрата нижнего сечения смесителя, м;   

dн- наружный диаметр подающей трубы, м.

В_н=0,15+0,5=0,2 м   

 Сторону  квадрата верхнего сечения определяем  по формуле:   

 

в_в=–g/V_в,   

 где в_в- сторона квадрата верхнего сечения смесителя;   

V_в- скорость восходящего потока в верхней части смесителя.

в_в=–0,02/0,03=0,83 м   

 Угол между  наклонными стенками нижней части  смесителя равен 45®. По величине  угла между наклонными стенками  определяют высоту нижней части  смесителя.   

 

hн=0,5ctg Ђ/2(в_в-в_н),   

 где hн-  высота нижней части смесителя,  м;   

 Ђ- угол между наклонными стенками смесителя

hн=0,5ctg 45/2(в_в-в_н)=0,5*2,44(0,83-0,2)=0,77 м   

 Высоту верхней  части смесителя принимаем 1,5 м. Общую высоту смесителя определяем  по формуле: 

h=h_н+h_в+0,3,   

   

 где h- общая  высота смесителя м;   

0,3- строительная высота, м.   

 

h=0,77+1,5+0,3=2,57 м    

 Площадь  поперечного сечения сборного  лотка смесителя определяют по  расходу, который делится на 2 потока, и скорости движения в  нем. 

Fл=g/2V,   

 Где Fл-  площадь поперечного сечения  сборного лотка, м²;   

V- скорость движения воды в лотке, принимаем равной 0,8 м/с

Fл=0,02/2*0,6=0,02 м²   

 Приняв глубину  потока в лотке, определяем  его ширину.

в_л=Fл/h_л,   

   

 где в_л- ширина сборного лотка смесителя, м;   

h_л- глубина потока в лотке, равная 0,5 м   

 Дно лотка выполняется с уклоном i=0,02.   

 

в_л=0,02/0,5=0,04 м   

 В лоток  вода поступает через затопленные  отверстия, общую площадь которых  определяем по формуле:   

 

F₀=g/V,   

 Где F₀- общая площадь отверстия, м;   

V- скорость  воды в отверстиях, равной 1 м/с

F₀=0,02/1=0,02 м   

 Приняв диаметр  одного отверстия d₀=50 мм, определяем их число.

n₀=F₀/f₀,   

 где n₀- число отверстий;   

f₀- площадь одного отверстия, м²   

f₀=юr²=3,14*0,025²=0,0019 м²   

 

n₀=0,02/0,0019=10,52=11   

 Шаг отверстий  определяем по формуле:   

 

l₀=4в_в/n₀   

 

l₀=4*0,83/11=0,3 м   

-- Вертикальные  отстойники.   

 Вертикальные  отстойники применяют на станциях  производительностью до 5000 м³/сут. Их проектируют с гидравлическими камерами хлопьеобразования водоворотного типа (камеру хлопьеобразования размещают в центре отстойника).   

 Площадь  дозы осаждения отстойника определяем  по формуле: 

F_3.0.=ЃQ₄/3.6VN_p,   

 Где F_3.0.- площадь дозы осаждения отстойника, м²;   

 Ѓ- коэффициент,  учитывающий, объемное использование  отстойника, величину которого принимаем 1,3;   

Q₄- производительность очистной станции, м³/ч =150 м³/ч;   

V- скорость  восходящего потока, мм/с, принимаем  по т.18(1). V=0,5 мм/с - вода мутная, обрабатываемая реагентом.   

Np- количество  рабочих отстойников =4.