Оглавление:

1.Задание. 2

2. Выбор схемы водоочистных сооружений. 2

3. Определение производительности очистных сооружений. 2

4. Расчёт реагентного хозяйства. 3

4.1 Коагулянт. 3

4.2 Расчёт дозирования коагулянта. 6

4.3 Расчёт и конструирование устройств для ввода реагента. 7

5. Выбор и расчёт смесителя. 8

6. Расчет и конструирование контактных осветлителей. 9

6.1 Подбор и конструирование сооружений для устройства барабанных сеток. 10

6.2 Расчет контактных осветлителей. 11

6.3 Расчет водяной распредсистемы. 13

6.4 Расчет распредсистемы воздуха. 13

6.5 Выбор загрузки контактного осветлителя. 14

6.6 Конструирование системы низкого отвода промывной воды. 14

6.7 Конструирование бокового канала КО-3. 15

6.8 Расчет трубопроводов подачи и отвода воды КО-3. 15

6.9 Поверочный расчет входной камеры. 16

7. Определение потерь напора при промывке контактного осветлителя и подбор насосов. 16

8. Расчёт сооружений для обработки промывных вод. 17

9. Хлорирование воды. 18

10. Проектирование резервуаров чистой воды. 19

1.Задание.

Полезная производительность сооружений -

Качество воды в источнике:

Мутность -

Цветность -

Щёлочность -

Глубина промерзания грунта -

Глубина залегания грунтовых вод -

Тип грунтов на площадке очистных сооружений - суглинки

Особые условия – хлороорганика при хлорировании природной воды

2. Выбор схемы водоочистных сооружений.

В соответствии с заданием – производительность станции 6150 м³/сут, максимальное содержание взвешенных веществ (мутность) 15 мг/л, цветность 90 град – принимаем по таблице 15 СниП одноступенчатую схему очистки с контактными осветлителями.

3. Определение производительности очистных сооружений.

Расход обрабатываемой воды зависит от схем водообработки и состава очистных сооружений и превышает полезную производительность водопровода при 1 ступенчатой схеме на 6-9%. Полная (расчётная) производительность составит:

;

где

тогда:

4. Расчёт реагентного хозяйства.

4.1 Коагулянт.

Определяем дозу коагулянта для снижения цветности:

;

где - цветность

тогда: ,

для удаления мутности по табл. 16(1) – 30 мг/л. Принимаем к расчёту большую дозу безводного сульфата алюминия: .

Определяем необходимость подщелачивания воды при коагуляции:

т.е. снижение щелочности при вводе коагулянта не компенсируется её наличием в обрабатываемой воде и требуется подщелачивание,

где исходная щелочность воды

эквивалентная масса сульфата алюминия, равная 57 мг/мг-экв

Определяем дозу кальцинированной соды:

- эквивалентная масса соды (по Na₂CО₃) – 53 мг/мг-экв, извести (по СаО) – 28 мг/мг-экв.

При использовании извести вместо соды её доза (по СаО) составит

Растворение реагентов, поставляемых в твёрдом состоянии в виде порошка, гранул или дроблёных кусков, производится в растворных баках, оборудованных системой подачи сжатого воздуха. Количество растворных баков должно быть не менее трёх.

Расходные баки в количестве не менее двух рассчитывают на сменную потребность (8-12 часов) в реагенте. Склады реагентов рассчитывают на 30 суточную потребность, но не менее объёма разовой поставки.

Коагулянт сульфат алюминия с содержанием активной части в товарном продукте поставляется в дроблёном виде в контейнерах массой 1 тонна каждый.

Объем растворных баков определяем по формуле:

где;

- производительность,

- доза коагулянта,

- время, на которое заготавливается раствор,

- концентрация коагулянта в растворных баках,

- плотность раствора коагулянта.

тогда:

Предусматриваем устройство 3-х растворных баков ёмкостью каждый. Количество коагулянта, загружаемое в один бак при приготовлении раствора:

Принимаем размеры бака (строительную высоту бака увеличиваем на 0,5м во избежание выплёскивания раствора коагулянта при затворении).

Для затворения и перемешивания коагулянта предусматриваем подачу сжатого воздуха с интенсивностью .

Найдём расход воздуха для одного растворного бака по формуле:

Для распределения воздуха применяем дырчатые трубы из полиэтилена. Расстояние между трубами, b_mp, прокладываемыми по днищу бака, принимаем равное 0,25м. Количество распределительных труб в баке определяем исходя из его ширины по формуле:

,

а их диаметр по скорости движения воздуха в трубах

По каталогу выбираем трубы ПНД, средним наружным диаметром

Принимаем диаметр отверстий в трубах , скорость выхода воздуха из отверстий . Количество отверстий в трубах:

Длина распределительных труб в баке, на которой расположены отверстия, составляет . Расстояние между отверстиями определяется:

где;

- длина распределительных труб в баке,

Отверстия размещаем снизу трубопровода. В баке на расстоянии от дна устраиваем колосниковую решётку с прозорами из досок на которые накладываются сетки из кислотостойкого материала с отверстиями 2 мм. Дно бака проектируем пирамидальным с наклоном к выпуску диаметром .

Расход коагулянта осуществляется прямо из растворных баков. Объём должен удовлетворять потребление коагулянта в течение 12 часов. Концентрация коагулянта в растворном баке составляет 10%, его объём рассчитывается по формуле:

Забор коагулянта для подачи его в линию осуществляется с верхнего уровня. Растворные баки выполняются из кислотостойких полимерных материалов, также рекомендуется предусмотреть ёмкости для хранения приготовленного раствора коагулянта, рассчитанные на двенадцати часовое потребление и находящиеся не далеко от растворных баков.

Определяем месячную потребность станции в коагулянте (по поставляемому продукту):

Площадь склада для хранения коагулянта рассчитывается по формуле:

где;

- площадь одного мешка с коагулянтом,

- число мешков, устанавливаемых на пол склада(остальные мешки устанавливаются поверх указанных десяти).

- дополнительное пространство в складе, требуемое для размещения машины с реагентом при разгрузке и проходов вокруг неё.

Для выбора схемы приготовления суспензии извести определим ее суточный расход (по СаО):

Для этого расхода и в соответствии с качеством поставляемого реагента выбираем схему приготовления извести с растворными баками и гидромешалками.

Определяем объём растворного бака при концентрации суспензии (по СаО) , плотности

Принимаем 2 растворных бака объёмом 1,6м³ каждый, размерами

Перемешивание суспензии извести в растворных баках предусматриваем подачей сжатого воздуха с интенсивностью . Рассчитаем расход воздуха , подаваемого в бак, при расстоянии между распределительными трубами b_mp=250мм:

Найдём диаметр распределительных труб d, укладываемых по дну бака, при скорости воздуха в них :

Проектируем распределительную систему из стальных труб с отверстиями диаметром , просверленных по нижней образующей трубы. Количество отверстий в трубах в одном баке при скорости выхода воздуха из них

Расстояние между отверстиями в трубах:

Для перекачивания реагента из растворных баков в гидромешалки предусматриваем установку двух насосов СМ 100-65-200/4

Объем бака для гидравлического перемешивания суспензии извести предусматриваем равным растворному – , их количество – 2.

Принимаем диаметр бака , тогда его полная высота будет равна сумме высот цилиндрической и конической частей мешалки – при угле наклона стен днища 45 град высота конической части , или 0,5 м. Высота цилиндрической части

Полная высота бака составит

Для перемешивания суспензии и подачи её в обрабатываемую воду предусматриваем установку насосов типа СМ, производительность насоса должна обеспечивать скорость восходящего потока суспензии извести в гидромешалке не менее 5 мм/с и расчетный расход для подщелачивания воды равный:

Производительность насоса для перемешивания

Полная производительность насоса –

Напор насоса можно приближенно вычислить по разности отметок пола цеха извести и воды в смесителе, прибавив к ней 2м потерь в коммуникациях и 2м в трубопроводах от цеха извести до точки ввода реагента. Ориентировочно эта величина составляет 10…12м. По производительности насоса и напору 10 м подбираем по каталогу к установке насос СД 16/10, мощность двигателя 1,5 кВт. Этот насос обвязываем вместе с аналогичными насосами для перекачки реагента из растворных баков с возможностью работы с гидромешалками.

Площадь склада для хранения извести рассчитываем на 30 суточную потребность в ней , сравнивая с объёмом разовой поставки.

Объём разовой поставки более месячной потребности, поэтому площадь склада извести рассчитываем на хранение 10 т реагента.

Для подачи воздуха в растворные баки при растворении реагентов предусматриваем установку водокольцевых компрессоров. При одновременной работе трех растворных баков для коагулянта и одного растворного для извести суммарная потребность в воздухе составит

Принимаем к установке 2 компрессора ВК3 (1 рабочий и 1 резервный).

4.2 Расчёт дозирования коагулянта.

Расход коагулянта при полученной дозе и концентрации определяется по формуле:

Q- расход обрабатываемой воды, м³/ч

D_к- доза реагента, мг/л³

c- концентрация реагента, %

Дозирование реагентов осуществляется насосами-дозаторами, с регулированием подачи изменением длины хода штока и частоты вращения двигателя. Исходя из расхода, подбираем по каталогу насос-дозатор НД-160/25 (один рабочий и один резервный) с подачей и напором .

4.3 Расчёт и конструирование устройств для ввода реагента.

Ввод коагулянта в трубопровод осуществляется перед смесителями с помощью трубчатых распределителей. Устройство для ввода реагента должно быть доступно для прочистки и промывки без прекращения процесса.

Ввод реагентов в виде суспензии производится в трубопровод с помощью штуцера, введённого на 1/3 диаметра трубы со скосом конца штуцера под углом 60^о. При этом потерю напора в трубопроводе при установке трубчатого распределителя надлежит принимать 0,1—0,2 м.

Диаметр трубопровода определим по формуле:

где;

- расход обрабатываемой воды,

- скорость воды в трубопроводе,

.

Принимаем диаметр трубопровода , тогда скорость движения воды в нём составит:

Расход коагулянта для обеспечения заданной дозы составит:

.

Конструируем устройство из коллектора, расположенного снаружи трубопровода , и трёх распределительных дырчатых труб, вводимых в трубопровод через сальниковые уплотнения.

Скорость движения жидкости в начале распределительных труб v_от принимаем равной 1,6 м/с, в коллекторе v_кол =0,8 м/с. Принимаем условный диаметр ответвлений 15 мм, тогда суммарный расход жидкости q должен быть не меньше:

Примем скорость движения жидкости в коллекторе V_к=0,8 м/с, тогда диаметр равен:

По сортаменту подбираем D_к=32 мм, при этом диаметре скорость v_к=1,07 м/с. Потерю напора H в отверстиях распределительных труб определим по формуле:

A- коэффициент, принимаемый в зависимости от степени равномерности распределения воды дырчатыми трубами. При показателе равномерности 0,9 значение A= 10. Суммарную площадь отверстий в распределительных трубах f, находится по формуле:

- средний коэффициент расхода воды, для малых отверстий в стенках труб, можно принять равным 0,69.

Конструируем расположение ответвлений в трубопроводе: центральная трубка располагается по центру, боковые на расстояние 100 мм от неё( каждая трубка обслуживает полосу 100 мм). Принимаем 3 отверстия в центральной трубке и по 2 в боковых.

Определим диаметр отверстий d_o:

Длина центральной трубки 300 мм, отверстия в ней располагаем: одно по центру, остальные два вверх и вниз через 100 мм. Длины боковых трубок 200 мм, отверстия намечаем через 50 мм вверх и вниз относительно центральной линии трубопровода. Для равномерной работы распределителя необходимо вместе с коагулянтом добавлять воду из водопровода с расходом:

Q=0,85-0,029=0,821 л/с.

Гораздо экономичнее является вариант если диаметр отверстий принять d_o=3 мм, согласно исследованиям для обеспечения равномерности распределения коагулянта в трубопроводе m=0,9, потеря напора в отверстиях распределителя должна быть не менее 2,6 м. Тогда расход жидкости из n отверстий :

Вместе с реагентом в распределительную систему необходимо подать воду с расходом:

Q=0,24-0,029=0,211 л/с, возможно применение любого из двух вариантов.