Сооружения для очистки воды
Состав природных вод весьма разнообразен и представляет собой сложную, непрерывно изменяющуюся систему, которая содержит минеральные и органические вещества во взвешенном, коллоидном и истинно растворенном состоянии.
Очистные сооружения являются одним из основных элементов системы водоснабжения и тесно связаны с ее другими элементами.
Наибольшее распространение в практике водоочистки, особенно в городских водопроводах, имеют системы очистных сооружений с самотечным движением воды. Вода, поданная насосной станцией I подъема, самотеком проходит последовательно все очистные сооружения и поступает в сборный резервуар чистой воды, из которой забирается насосами станции II подъема. Таким образом, резервуар чистой воды непосредственно связан с комплексом очистных сооружений и должен быть расположен вблизи них, как и насосная станция II подъема.
Очистные станции водопроводов населенных пунктов в зависимости от качества воды источника Moгyт строиться по одноступенчатой и многоступенчатой схемам.
Двухступенчатая схема очистной станции осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, подаваемой для хозяйственно-питьевых целей (рис. 5.3), предусматривает следующие операции: коагулирование воды, углевание, осветление ее в горизонтальных отстойниках и фильтрах с применением флокулянтов, обеззараживание путем хлорирования.
На рис. 5.3: 1 - резервуар чистой воды; 2 - фильтр; 3 - отстойник; 4 -камера хлопьеобразования; 5 - смеситель; 6 — башня промывной воды; 7 и 8 — х. ораторы первичного и вторичного хлорирования; 9 - растворные баки коагулянта; 10 - емкость - хранилище коагулянта; 11 - расходные баки: 12 -баки для гашения извести; 13 - гидравлическая мешалка; 14 - гидроциклон; 15 - дозатор известкового молока; 16 - лопастная мешанка; 17 - расходные баки полиакриламида с поплавковым дозатором; 18- дозатор активированного угля; 19 — вакуум-бункер с секторным питателем; 20 - вакуум-насос; 21 - сатуратор раствора хлора; 22 - ротаметр; 23 склад для хранения кремнефтористого натрия в таре; 24 - склад для хранения активированного
угля в таре; 25 — расходный бак угольной пульпы; 26 - насос; 27 - узел повторного использования воды.
При одноступенчатой схеме очистки воды ее осветление осуществляется на фильтрах или контактных осветлителях без использования отстойников.
В отдельных случаях схема очистных сооружений хозяйственно-питьевых водопроводов может быть дополнена устройствами для умягчения воды, обесфторивания и др.
Схемы обработки подземных вод для хозяйственно-питьевых водопроводов в ряде случаев более просты, так как включают только сооружения для обеззараживания воды. При использовании подземных вод большой жесткости или содержащих железо схемы их обработки включают сооружения для умягчения или обезжелезивания воды.
Нормы водопотребления
Общее количество воды, которое должно быть подано потребителям, определяется в соответствии с действующими нормами, основанными на анализе фактической работы существующих систем.
Общий расход воды на нужды населения пропорционален числу жителей в населенном пункте, для которого строится система водоснабжения, а также норме водопотребления. Норма водопотребления зависит от характера санитарно-технического оборудования зданий и местных климатических условий. Она учитывает расход воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды в жилых и общественных зданиях. Например, для районов застройки зданиями, в которых водопользование осуществляется из водоразборных колонок, среднесуточная норма водопотребления на одного жителя принимается 30...50 л/сут; для районов с застройкой зданиями с внутренним водопроводом и канализацией, без ванн — 125... 160 л/сут; а для районов с застройкой зданиями с централизованным горячим водоснабжением, с ваннами, канализацией - 230.. .350 л/сут.
Потребление воды на производственные нужды зависит от характера и объема производства, а также технологии производства. Расходы воды на нужды производства определяют на основании технологических расчетов или по укрупненным показателям.
На основании данных о нормах водопотребления, сведений о расчетном числе жителей и потребности в воде промышленных предприятий может быть определено полное среднее расчетное количество воды, которое должно быть подано городу в течение суток.
На хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения средние суточные расходы воды Q, м3/сут, рассчитывается по формуле
где qср - среднегодовой расчетный расход воды на одного жителя; N - расчетное число жителей.
Суточные расходы воды зависят от сезона года, дней недели и отличаются от среднесуточных. Система водоснабжения рассчитывается на максимальный суточный расход Qmax сут м/сут, по формуле
где Кmax сут - максимальный коэффициент суточной неравномерности,
Кmax сут=1,1-1,3.
Основные сведения по расчету водопроводных сетей и сооружений
Гидравлический расчет водопроводных сетей выполняют с целью определения потерь напора в них и диаметров труб участков сети. Потери напора необходимо знать для определения высоты водонапорной башни и напора насосов. Водопроводная сеть должна быть рассчитана на случаи наибольшего водопотребления и момент пожара, совпадающего по времени с моментом максимального водопотребления.
Сначала определяют расчетный расход на участках сети Расход, приходящийся на 1 м длины сети, называется удельным:
где qмакс - максимальный расчетный расход, поступающий в сеть;
qсоср - сумма сосредоточенных расходов промышленных предприятий; L - суммарная протяженность рассчитываемой сети.
Принимают, что расход воды на каждом участке магистральной сети пропорционален его длине. Этот расход, называемый путевым, определяют по формуле
где / - длина рассматриваемого участка сети, м.
Каждый участок сети (кроме концевых) помимо путевого расхода пропускает транзитный расход qm , необходимый для питания последующих участков. Тогда расчетный расход определяют по формуле
где а = 0,5 - коэффициент эквивалентности.
Для простоты расчетов путевые расходы приводят к сосредоточенным в узлах сети. Узловой расход определяют по формуле
qпут ' сумма путевых расходов, протекающих в линиях сети, \ примыкающих к данному узлу. \
Диаметры труб линий сети определяют по формуле
где q - расчетный расход;
v - скорость движения воды в трубопроводе.
Потери напора в трубах определяют по формуле
где q - расход воды, протекающей по трубопроводу;
d - диаметр трубопровода;
/ - длина линии сети;
п, т, к - показатели степени и коэффициент, зависящий от гидравлических свойств данного вида труб.
Для использования этой формулы в практике расчетов существуют таблицы, позволяющие определять потери напора по формуле
h = i-l,
где / - удельные потери напора.
Потери напора могут быть также определены по формуле
h = s-q2,
где .s - сопротивление.
Общая потеря напора по рассматриваемому направлению разветвленной сети может быть определена по формуле
то есть как сумма потерь напора в последовательно соединенных участках трубопровода.