Исходные данные

Полезная производительность, м3/сут	Показатели качества воды в источнике водоснабжения
	Мутность, мг/л		Ионный состав воды, мг/л						pH	Температура ºС	Цвет ность, град
	макс	сред	О2	Са2+	Mg2+	HCO3-	SO42-	Cl-
15000	100	29	2	41,4	9,4	122	47,1	114	7,3	4	25

Введение

Водопроводные очистные сооружения предназначены для удаления за­грязнений из природных вод перед подачей воды потребителю – населению и промышленности. Очистные сооружения городских водопроводов доводят качество воды до требований ДСанПIН "Вода питна" и являются фабриками чистой воды. Очень важна роль сооружений в предотвращении воздействия вредных веществ и болезнетворных микроорганизмов, присутствующих в воде, на организм человека. Высокая эффективность работы очистной станции обеспечивается, в первую очередь, благодаря квалифи­цированному и грамотному проектированию, применению в проекте совре­менных, экономически обоснованных технических решений. Одновременно необходимо учитывать опыт работы действующих сооружений, использовать простые и эффективные технические решения, найденные в процессе экс­плуатации.

В состав курсового проекта входит оценка химического состава воды и его изменения в процессе водоподготовки, что позволит определить соответствие качества воды, подаваемой потребителю, государственным нормам. В случае несоответствия качества исходной воды нормативным требованиям, необходима разработка технологических мероприятий, которые обеспечивают требуемую степень очистки воды. Работа включает расчет смесительного узла реагентов, основных сооружений водоочистки, а также сооружений повторного использования промывных вод и обработки образующегося осадка. В проекте проводится расчет хлорного хозяйства, поскольку хлор применяется для обеззараживания воды.

1. Определение полной производительности очистной станции

Водоочистные станции должны рассчитываться на равномерную работу в течение суток, если их производительность составляет не менее 3000 м³ в сутки.

Полная производительность очистной станции – это сумма полезного расхода воды, подаваемой потребителю, и расхода воды на собственные нужды станции. Полезная производительность определяется с учетом пополнения противопожарного запаса воды.

Определяем полную производительность очистной станции, полный и секундный расход по формуле

,

где – полная производительность станции, м³/сут;

– коэффициент, учитывающий собственные нужды станции (принимаем 4%);

– полезная производительность станции, м³/сут.

;

;

;

.

2. Расчет изменения химического состава воды в процессе ее обработки

Расчет изменения химического состава воды в процессе ее обработки проводится с целью установления ориентировочных доз таких реагентов, как коагулянт, флокулянт, хлор, известь; он позволяет увидеть воздействие реагентов на состав и свойства воды и определить соответствие воды требованиям ДСанПIН "Вода питна".

Таблица 2. Расчет изменения химического состава воды

Наименование величины	Единица измерения	Расчетная формула	Значение
1.Общая жесткость	мг-экв/л		2,84
2. Щелочность	мг-экв/л		2
3. Некарбонатная жесткость	мг-экв/л		0,84
4. Содержание	г/м3		104,94
5. Общее солесодержание	г/м3		468,84
6. Содержание СО2 в исходной воде	г/м3	По монограмме рис. 2 прил. 5 [1]	10,14
7. Диаграмма состава исходной воды	мг-экв/л	Са2+ Mg2+ Na++K+ CO2 HCO-3 SO42- Cl- 2,07 0,77 4,2 0,23 2 0,98 4,06
8. Доза коагулянта	г/м3	Дк по п. 6.16 [1] по мутности – по цветности – принятая –	35 20 35
9. Щелочность воды после обработки коагулянтом	мг-экв/л		1,38
10. Доза щелочи для поддержания щелочного резерва	мг-экв/л		0
13. Содержание сульфатов после обработки коагулянтом	мг-экв/л		1,6
15. Содержание СО2 после обработки коагулянтом и известью	мг-моль/л		1,21
16. Величина рН воды после обработки коагулянтом и щелочью		По монограмме рис. 2 прил. 5 [1]	6,6
17. Диаграмма состава воды после обработки	мг-экв/л	Са2+ Mg2+ Na++K+ CO2 HCO-3 SO42- Cl- 2,07 0,77 4,2 0,3 2 1,6 4,06
18. Индекс насыщения рН3		По п. 1 прил. 5 [1]	8,1
19. Доза перманганата калия	г/м3	Дп.к. по табл. 1 прил. 4 [1]	4
21. Доза активированного угля	г/м3	Ду по прил. 4 [1]	5
22. Доза аммиака	г/м3	Да по 6.165, 6.166 [1]	2
23. Доза флокулянта	г/м3	По п. 6.17 [1] перед отстойником перед фильтрами	SiO2ППА 5 0,6 3 0,6
24. Доза хлора первичного вторичного	г/м3	ДХ1 по п. 6.18 [1] ДХ2 по п. 6.146 [1]	10 2
25. Остаточное содержание в воде ионов Al3+	г/м3		0,1
26. Суммарное содержание взвешенных веществ в воде, поступающей в очистные сооружения	г/м3	где М – количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м3; Дк – доза коагулянта по безводному продукту, г/м3; Кк – коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого алюминия – 0,5; Ц – цветность исходной воды, град; Ви – количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, г/м3; поскольку известь не вводится, принимаем равным нулю.	123,75

Расчет химического состава воды показал, что параметры общей жесткости, общего солесодержания, содержание сульфатов после обработки коагулянтом, показатель рН не превышают требований ДСанПIН "Вода питна" и составляют:

(допустимая величина до );

Р=468,84г/м³ (допустимая величина до 1000 г/м³);

содержание хлоридов (допускается 5,2 );

активная реакция рН=6,6 (допускается 6,5—9,5).

Остаточное содержание в воде ионов Al³⁺, которые являются канцерогеном, также не превышает нормативных пределов.

Было определено суммарное содержание взвешенных веществ в воде в период ее максимальной мутности – С_в=123,75 г/м³. С учетом последнего параметра и полной производительности станции водоподготовки ( ) в качестве основных сооружений проняты контактные префильтры—скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование).

3. Расчет сооружений

Состав очистных сооружений определяют исходя из результа­тов анализов исходной воды и тех требований, которые предъяв­ляются к качеству очищенной воды.

В общем случае в процесс очистки воды входят следующие опе­рации:

1. обработка воды растворами реагентов (обычно сернокис­лым алюминием, хлорным железом или железным купоросом) с целью коагулирования взвеси, содержащейся в воде;

2. смешение реагентов с очищаемой водой;

3. хлопьеобразование – создание хлопьев коагулянта, происходящее в камере хлопьеобразования в течение 6—30 мин (в зависимости от типа камеры);

4. осветление воды путем осаждения из нее основной массы взвешенных веществ и частично бактерий; осветление воды производится в отстойниках – вертикальных или горизонтальных – или же в осветлителях, работающих по принципу пропуска воды через взвешенный осадок;

5. фильтрование через скорые песчаные фильтры для окончательного осветления воды и задержания бактерий;

6. хлорирование – обеззараживание воды до полного уничтожения бактерий хлор-газом, которое производится при помощи приборов – хлораторов;

7. аммонизация – добавка в профильтрованную воду аммиака при помощи аммонизаторов; применяется при наличии в воде запахов и привкусов.

Согласно принятой схеме водоочистки необходимо провести расчет смесителей, контактных камер, камер хлопьеобразования, контактных префильтров и скорых фильтров, а также сооружений повторного использования промывных вод и сооружений для обезвоживания осадка.

Блок-схема сооружений очистки воды представлена на рисунке.

1 – смесители, 2 – контактные камеры, 3 – контактные префильтры, 4 – скорые фильтры, 5 – резервуары чистой воды, 6 – НС-II 7 – промывные насосы, 8 – сооружения повторного использования промывной воды, 9 – илонакопитель.

1. Смесители

Смесители служат для равномерного распределения реагентов в массе обрабатываемой воды, что способствует более благоприятному протеканию последующих реакций, происходящих затем в камерах хлопьеобразования.

Наиболее удобный способ вода реагента в напорный трубопровод достигается при помощи шайбового смесителя, т.е. вставки-диафрагмы, в которой создается пониженное давление. Данный смеситель пригоден к установке на водоочистных станциях практически любой производительности. Шайбовые смесители приняты для ввода хлора.

Таблица 3.1. Расчет шайбового узла ввода реагента

Наименование величины	Единица измерения	Формула для определения	Значение
1.Принятое количество водоводов от НС-1 до очистных сооружений	шт.	N≥2	2
2. Расход воды по одному водоводу	м3/с		0,09
3. Скорость течения в водоводе	м/с	v1	1,18
4. Диаметр водовода	м	D	0,3
5. Нормативная величина потерь напора в шайбе	м	по п. 6.42 [1]	0,2 трубчатый
6. Скорость течения в шайбе	м/с		2,3
7. Диаметр отверстия в шайбе	м		0,223

Вертикальный смеситель может быть применен на водоочистных станциях как средней, так и большой производительности. Этот тип смесителя обеспечивает наиболее полное растворение реагентов за счет действия повышенных скоростей воды в нижней части смесителя. Вертикальный смеситель принят для ввода флокулянта – ПАА.

Таблица 3.2. Расчет вертикальных смесителей

Наименование величины	Единица измерения	Формула для определения	Значение
1.Принятое количество смесителей	шт.	N≥2	2
2. Расход воды на один смеситель	м3/с		0,09
3. Диаметр подводящего трубопровода	м	d1 (по таблице Шевелева)	0,3
4. Площадь верхней зоны	м2	где v2 – скорость восходящего движения воды, равная 30 мм/с или 0,03м/с.	3
5. Форма смесителя в плане		круглая или квадратная	квадратная
6. Размер стороны верхней зоны	м		1,732
7. Размер стороння или диаметр входной камеры (здесь δ1 – толщина стенки подводящей трубы)	м		0,325
8. Площадь входной части	м2		0,07
9. Высота нижней зоны	м		2,7
10. Объем нижней зоны	м3		3,74
11. Время пребывания воды в смесителе	мин	t – п. 6.41 [1]	3
12. Общий объем смесителя	м3		16,2
13. Объем верхней зоны	м3		12,46
14. Высота верхней зоны	м		4,2
15. Полная высота смесителя	м		6,9