2.6 Реагентное хозяйство и склады реагентов

2.6.1 Расчет и конструирование устройств для приготовления, хранения и дозирования ОХА

В практике водподготовки оксихлорид алюминия приготавливается и хранится по схеме мокрого хранения. Схема приготовления раствора-коагулянта приведена на рисунке 2.11.

1 – бак-хранилище, 2 – кислотостойкий насос, 3 – расходный бак, 4 – насос-дозатор, 5 – воздуходувка

Рисунок 2.11. Приготовление раствора-коагулянта

При мокром хранении коагулянт (жидкий ОХА) доставляют на станцию в емкостях объемом 27 м³. На станции коагулянт хранят в баках-хранилищах объемом 15 м³ (размеры бака: диаметр 2 м, длина 6 м). Объем баков хранилищ вычисляют по формуле

W_р=(Q_см·Д_к·n)/(10⁴·y_к·b_к), (2.61)

где Q_см – расход воды в смесителе, Q_см=37307,44 м³/сут,

Д_к – доза коагулянта (ОХА), Д_к=9 мг/л,

n – число дней, на которое заготавливают коагулянт, n=30 дней,

y_к – удельный вес коагулянта, y_к=1 т/м³,

b_к – концентрация крепкого раствора, b_к=20 %,

W_р=(37307,44·9·30)/(10⁴·1·20)=50,37 м³

Принимается 4 бака-хранилища объемом 15 м³ каждый.

Объем растворных баков рассчитывается по формуле

W_раст=(q_см·Д_к·T)/(10⁴·y_к·b_к), (2.62)

где T – время, на которые заготавливают коагулянт, T=11 ч,

W_раст=(1554,48·9·11)/(10⁴·1·20)=0,769 м³

Принимается три растворных бака объемом 0,769 м³ каждый с размерами 1,2х0,8х0,8 м.

Объем расходного бака определяется по формуле

W_расх=(W_раст· b_к)/b, (2.63)

где b – концентрация раствора в расходном баке, b=10 %,

W_расх=(0,769· 20)/10=1,538 м³

Принимается к установке два расходных бака объемом 1,538 м³ каждый с размерами 1,6х1х1 м.

Забор реагента в расходный бак осуществляется кислотостойким насосом. Для перекачивания принимается насос марки 1,5Х-6Д-1-41 производительностью 6-14 м³/ч и напором 20-14 м.

Дозирование раствора коагулянта производят с помощью насосов дозаторов. Для дозирования принят насос марки НД-630/10 производительностью 0,63 м³/ч и напором 100м.

Для сокращения продолжительности растворения коагулянта и лучшего перемешивания раствора в баки подается сжатый воздух от воздуходувок.

2.6.2 Расчет и конструирование устройств для приготовления, хранения и дозирования раствора извести

На станцию очистки воды известь поступает порошкообразной или комовой. Ввод извести в обрабатываемую воду осуществляется в виде суспензии (известкового молока) концентрацией около 5%, считая по CaO. Гашение извести производится в известегасилках, куда должна поступать горячая вода. В известегасилках получается суспензия 15-30 %-й концентрации, которая сливается в растворные баки и затем насосами подается в расходные баки, снабженные лопастными или гидравлическими мешалками. Схема приготовления раствора извести приведена на рисунке 2.12.

1 – известегасилка, 2 – насос для перекачки раствора, 3 – растворный бак, 4 – расходный бак, 5 – воздуходувка, 6 – гидравлическая мешалка, 7 – насос-дозатор

Рисунок 2.12. Приготовление раствора извести

Площадь склада для хранения товарного продукта определяется по формуле

F_ск=(1,2· Q_см·Д_изв·T·10^-6)/(h·y₁·G), (2.61)

где Д_изв – доза извести, Д_изв=9,14 мг/л,

T – продолжительность хранения продукта на складе, T=30 суток,

Q_см - расход воды в смесителе, Q_см=37307,44 м³/сут,

G – содержание активной части, G=60 %,

h – высота слоя товарного реагента, согласно п.6.204 [1] h=1,5 м,

y₁ – удельный вес, y₁=1 т/м³

F_ск=(1,2· 37307,44·9,14·30·10^-6)/(1,5·1·60)=0,136 м²

Объем растворных баков рассчитывается по формуле

W_раст=(q_см·Д_изв·T)/(10⁴·y_к·b_к), (2.62)

где T – время, на которые заготавливают реагент, T=12 ч,

b_к – концентрация крепкого раствора, b_к=40 %,

W_раст=(1554,48·9,14·12)/(10⁴·1·40)=0,426 м³

Принимается три растворных бака объемом 0,426 м³ каждый с размерами 1,2х0,6х0,6 м.

Объем расходного бака определяется по формуле

W_расх=(W_раст· b_к)/b, (2.63)

где b – концентрация раствора в расходном баке, b=5 %,

W_расх=(0,426·40)/5=3,4 м³

Принимается к установке два расходных бака объемом 3,4 м³ каждый с размерами 1,5х1,5х1,5 м.

Для перекачивания извести принимается насос марки 1,5Х-6Д-1-41 производительностью 6-14 м³/ч и напором 20-14 м.

Для дозирования принят насос марки НД-630/10 производительностью 0,63 м³/ч и напором 100м.

Суточный расход извести определяется по формуле

P_изв=(Д_изв·Q_см)/(10000·p), (2.64)

где p – содержание чистого безводного вещества в техническом продукте, p=60 %,

P_изв=(9,14·37307,44)/(10000·60)=0,568 т

Принимается к установке две известегасилки марки С-322 производительностью 1 т/ч.

Расходные баки снабжаются гидравлическими мешалками марки М-1.

2.6.3 Расчет и конструирование устройств для приготовления, хранения и дозирования раствора полиакриламида

Раствор полиакриламида поступает на станцию очистки воды в полиэтиленовых мешках, виде геля. Масса мешка – 40 кг. Мешок упакован в ящик. Концентрация геля по полиакриалмиду – 7%. Полиакриламид добавляют в воду в виде раствора концентрацией 0,5-1 %. Раствор готовят в баке, оборудованном лопастной мешалкой с частотой вращения 700-1000 об/мин. Готовый раствор перекачивается в расходный бак, где разбавляется водопроводной водой до концентрации 0,1-0,5 % и далее дозируется в воду. Схема установки для приготовления раствора полиакриламида приведена на рисунке 2.13.

1 – эжектор, 2 – дозирующее устройство, 3 – растворный бак, 4 – подача воды, 5 – бак с мешалкой, 6 – насос-дозатор

Рисунок 2.13. Схема установки для приготовления ПАА

Площадь склада для хранения товарного продукта определяется по формуле

F_ск=(1,2· Q_см·Д_ПАА·T·10^-6)/(h·y₁), (2.65)

где Д_ПАА – доза полиакриламида, Д_изв=0,4 мг/л,

T – продолжительность хранения продукта на складе, T=30 суток,

Q_см - расход воды в смесителе, Q_см=37307,44 м³/сут,

h – высота слоя товарного реагента, h=1,25 м,

y₁ – удельный вес, y₁=1 т/м³

F_ск=(1,2· 37307,44·0,4·30·10^-6)/(1,25·1)=0,472 м²

Для растворения геля используется 2 типовых установки УРП-2М, состоящих из бака, крыльчатки с электроприводом (мешалки), центробежного насоса с электродвигателем для подачи приготовленного раствора полиакриламида в расходный бак. Габаритные размеры установки в плане 2,19x1,58 м. Установка смонтирована на металлической раме, крепящейся анкерными болтами на фундаменте.

Объем раходного бака определяется по формуле

W_расх=(Q_см·Д_ПАА·T_р·10^-4)/(b·y), (2.66)

где T_р – число суток, на которое создается запас рабочего раствора, T_р=2 суток,

b – концентрация рабочего раствора, b=0,2 %,

W_расх=(37307,44·0,4·2·10^-4)/(0,2·1)=14,92 м³

Принимается к установке два расходных бака объемом 14,92 м³ каждый с размерами 2х2,7х2,7 м. Бак оборудуется системой для барботажа воздухом интенсивностьюW=5 л/(с·м²).

Производительность насоса-дозатора определяется по формуле

q_н=W/(24· T_р),

q_н=14,92/(24· 2)=0,31 м³/ч

Принимается к установке насос-дозатор марки НД-630/10 производительностью 0,63 м³/ч и напором 100м.

2.6.4 Подбор воздуходувки

Воздуходувка обеспечивает подачу воздуха в растворные и расходные баки с коагулянтом и известью, в расходные баки с полиакриламидом.

Распределение воздуха по площади бака осуществляется при помощи дырчатых винипластовых труб или кислотостойких шлангов, которые укладываются в растворных баках под колосниковой решеткой, а в расходных - по дну бака. Расстояние между трубами (шлангами) 400…500 мм, скорость выхода воздуха из отверстий – 20…30 м/с, диаметр направленных вниз отверстий – 3…4 мм, скорость движения воздуха в трубах – 10…15 м/с. Схема подачи воздуха в баки приведена на рисунке 2.14.

1 – расходные баки с коагулянтом, 2 – расходные баки с известью, 3 – растворные баки с известью, 4 – воздуходувки, 5 – расходные баки с ПАА, 6 - воздухопроводы

Рисунок 2.14. Схема подачи воздуха в баки

Требуемая подача воздуха в баки определяется по формуле

Q₁=f_бака·W,

где f_бака – площадь бака, м²,

W – интенсивность подачи воздуха, принимается W=5 л/(с·м²) – для расходных баков, W=9 л/(с·м²) – для растворных баков,

Q_к.расх.= 1·5=5л/с

Q_{из.раств.}=0,36·9=3,24 л/с

Q_{из.расх.}=2,25·5=11,25 л/с

Q_{ПАА.расх.}=7,51·5=37,5 л/с

Требуемая производительность воздуходувки определяется по формуле

Q_возд=Q_к.расх·N_расх+Q_{из.раств}·N_раств+Q_{из.расх}·N_расх+Q_{ПАА.расх}·N_расх,

где N_раств, N_расх – количество растворных и расходных баков соответственно,

Q_возд=5·2+3,24·3+11,25·2+37,5·2=117,22 л/с=7,303 м³/мин

Принимается к установке воздуходувка ВК-12 производительностью 10,4 м³/мин.

2.6.5 Расчет оборудования для обеззараживания воды

Обеззараживание воды на железнодорожных водопроводах производится жидким хлором или хлорной известью. Жидкий хлор поставляется на станцию в баллонах – от 25 до 69 кг или бочках (0,7 т и 1,2 т). Жидкий хлор, испаряясь из баллонов или бочек, поступает в специальные устройства – хлораторы, где и готовится хлорная вода, поступающая затем в трубопровод с исходной водой. Длина баллонов – 770-1855 мм. Диаметр бочек – 720 мм, длина – 1800 мм.

Хлораторы монтируются на щитах размером 800х730х165 мм, на расстоянии 0,25-0,3 м от стены. Расстояние между соседними щитами – 0,7 м.

С учетом установки промежуточных баллонов, весового оборудования, вентиляторов площадь помещения хлораторной принимается из расчета 8-10 м² на каждые два рабочих хлоратора. Устройство запасного выход в здании обязательно. Хлораторная оборудуется вентиляцией с 12-кратным воздухообменом. Помещение хлораторной включается в себя: тамбур, в котором размещаются шкафы для спецодежды и противогазов, помещение с хлораторами, склад хлора, где размещаются весы с бочками (баллонами), яма для приема неисправных бочек (баллонов), емкость с нейтрализующим раствором.

Часовая потребность хлора определяется по формул

G_x=(Д_х1· Q₁+Д_х2· Q₂)/24·1000, (2.67)

где Д_х1, Д_х2 – дозы хлора при первичном и вторичном хлорировании, Д_х1=6,66 мг/л, Д_х2=2,6 мг/л,

Q₁, Q₂ – расходы воды, обрабатываемые хлором при первичном и вторичном хлорировании, Q₁=37307,4 м³/сут, Q₂=33000 м³/сут,

G_x=(6,66· 37307,4+2,6· 33000)/24·1000=13,93 кг/ч

Требуемое количество хлораторов определяется по формуле

n_x=G_x/q_x, (2.68)

где q_x – производительность одного хлоратора, кг/ч,

n_x=13,93/10=1,4

Принимается к установке два рабочих и один резервный хлоратор марки ЛОНИИ-100.

Трехдневный запас хлора на станции определяется по формуле

G_3дн=G_x·3·24,

G_3дн=13,93·3·24=1003 кг

Требуемое количество баллонов определяется по формуле

n_б=G_{3 дн}/q_б, (2.69)

где q_б – масса хлора в одном баллоне, кг

n_б=1003/69=14,5 баллонов

Требуемое количество составляет 15 баллонов.

Из условия съема с одного баллона трех кг хлора в час на весах устанавливается один баллон.

2.6.6 Вспомогательные помещения на станции

Станция очистки воды должна иметь помещения химической и бактериологической лабораторий, мастерских, комнаты для обслуживающего персонала и др. состав и площади вспомогательных помещений рекомендуется принимать в соответствии с п.6.201 [1]. Данные по вспомогательным помещениям на станции приведены в таблице 3.

Таблица 3. Вспомогательные помещения на станции

Помещения	Площади, м2, лабораторий и вспомогательных помещений при производительности станции 10000-50000 м3/сут
1	2
1.Химическая лаборатория	40
2.Весовая	6 и 20
3.Бактериологическая лаборатория автоклавная	10
4.Средоварочная и моечная	10
5.Комната для гидробиологических исследований	8
6.Помещения для хранения посуды и реактивов	10
7.Кабинет заведующего лабораторией	8
8.Местный пункт управления	Назначается по проекту диспетчеризации и автоматизации
9.Комната для дежурного персонала	15
1	2
10.Контрольная лаборатория	10
11.Кабинет начальника станции	15
12.Матстерская дам текущего ремонта мелкого оборудования и приборов	15
13.Гардеробная, душ и санитарно-технический узел	По СНИП 2.09.04-87*

2.6.7 Спецификация на сооружения, трубы и оборудование

Спецификация оборудования станции приведена в таблице 4, на трубопроводы станции очистки воды приведена в таблице 5.

Таблица 4. Спецификация оборудования станции

Наименования сооружений и оборудования	Количество, марка	Размеры:ахbxh, мм
А.Основные сооружения
1.Угольные фильтры	6 шт.	3800х6600х6735
2.Контактные осветлители	10 шт.	8200х4700х3650
3.Смесители	2 шт.	3510х3510
4.Микрофильтры	4 шт. МФ11-1	2900х4000х2900
5.Входные камеры	4 шт.	4000х4000
Б.Реагентное хозяйство
1.Растворные баки для коагулянта	3 шт.	1200х800х800
2. Расходные баки для коагулянта	2 шт.	1600х1100х1100
3. Растворные баки для извести	3 шт.	1200х600х600
4. Расходные баки для извести	2 шт.	1500х1500х1500
5. Расходные баки для ПАА	2 шт.	2000х2700х2700
В.Оборудование
1.Промывные насосы УФ и КО	2 шт. Д2000-21
2.Воздуходувка	2 шт. ВК-12	1840х780х1750
3.Насос для перекачки раствора коагулянта	1 шт. 1,5Х-6Д-1-41	930х450х375
4.Насос-дозатор коагулянта	1 шт. НД-630/10	803х280х677
5.Известегасилка	2 шт. С-322	1700х1750х1540
6.Насос-дозатор извести	1 шт. НД-630/10	803х280х677
7.Насос для перекачки извести	1 шт. 1,5Х-6Д-1-41	930х450х375
8.Насос-дозатор ПАА	1 шт. НД-630/10	803х280х677
9.Хлораторы	5 шт. ЛОНИИ-100	830х650х160
10.Гидравлические мешалки	2 шт. М-1	1200х1000х1700

Таблица 5. Спецификация на трубопроводы станции очистки воды

Наименование трубопроводов	Расход воды (воздуха) в трубопроводе, м3/с	Скорость V, м/с	Диаметр d, мм
1	2	3	4
1.Трубопровод подачи и отвода промывной воды от УФ	0,351	1	700
2.Трубопровод подачи исходной воды к УФ и отвод осветленной воды	0,083	1,25	300
3.Перфорированные трубопроводы подачи промывной жидкости в УФ	0,0135	1,8	100
4.Исходный коллектор, подающий воду к УФ	0,414	1,25	700
5.Трубоповоды подачи и отвода промывной воды к КО	0,197	1	500
6.Перфорированные трубопроводы подачи промывной жидкости в КО	0,0089	1,8	100
7. Трубопровод подачи исходной воды к КО и отвод осветленной воды	0,051	1,25	250
8. Исходный коллектор,подающий воду к КО	0,455	1,25	700
9.Трубопровод, отводящий воду от резервуара для промывки КО	0,173	1,25	450
10.Трубопровод, подводящий воду к СМ	0,431	1,35	600
11.Трубопровод, отводящий воду от СМ	0,431	1	800
12.Трубопроводы, подачи и отвода воды от МФ	0,437	1,25	400
1	2	3	4
13.Коллекторы, подающие и отводящие воду от МФ	0,437	1,25	700
14.Трубопроводы подачи и отвода воды от ВК	0,437	1,25	400