Аннотация

В данной работе на основании исходных данных и нормативно-технической литературы разработан проект узла водоподготовки центра пищевой индустрии, расположенного на Южном Урале, с суточным расходом воды 150 м³/сут

Введение

Неотъемлемым компонентом пищевого производства является вода (потребляется от единиц до сотни м³/час), поэтому производители вынуждены направить особое  внимание на водоподготовку, как на один  из ключевых технологических процессов.  Качество используемой воды здесь сказывается на качестве конечного продукта самым непосредственным образом.

В пищевой промышленности вода используется  для технологических нужд, для питания паровых котлов, санитарной обработки и мойки оборудовании, мытья производственной тары, а также снабжения лабораторий и прочих целей. Вода для технологических целей - это вода, участвующая в производственном процессе, используемая для транспортировки, мойки, обработки сырья; приготовления продукта и для его заключительной обработки. В ряде производств, таких как производство бутилированной воды, соков, безалкогольных напитков, вода служит основным сырьем. 

В пищевой промышленности минимальные требования к воде, применяемой в технологических целях, соответствуют требованиям к питьевой воде (СанПиН 2.1.4.1074-01). Дополнительно  такая  вода также должна отвечать ряду специфических требований, определяемых  ее назначением.

Как правило, для пищевых производств  требуется вода, по составу близкая к водопроводной, но с ограниченным содержанием железа, марганца, взвесей, солей жесткости. 

1 Расчет вертикального водозабора и насосных станций

Дебит одиночных совершенных скважин, заложенных в безнапорных пластах, определяется по формуле

, (1)

Рисунок 1 – Схема взаимодействующих скважин

где К_ф и μ − коэффициенты фильтрации и водоотдачи соответственно;

m – мощность водоносного пласта, м;

S− максимально допустимое понижение уровня грунтовых вод, м;

R – радиус влияния, м;

r – радиус скважины (внутренний радиус эксплуатационной колонны).

(2)

Радиус влияния R, то есть расстояние от центра скважины до точки восстановления статического уровня, вычисляет по формуле

, (3)

где а − коэффициент пьезопроводности (скорость распространения давления в пласте), м²/сут. Для напорных пластов:

, (4)

где t – нормативное время эксплуатации скважины, лет; в зависимости от назначения скважины и условий ее работы принимают в среднем 8…15 лет, максимально 25 лет.

м²/сут,

м,

м³/ч.

Коэффициент фильтрации и коэффициент водоотдачи приняты в зависимости от характеристики водоносных пород.

В первой приближении величина максимального понижения уровня воды принимается равной:

, (9)

где Н − статический напор воды в водоносном пласте, м.

м.

Окончательно определяется фактическая глубина понижения уровня воды в скважине:

, (10)

0,25 м.

Кроме рабочих, в состав скважинного оборудования водозабора входит одна резервная скважина (n_рез=1).

Общее количество скважин:

_, (11)

Способ бурения водозаборных скважин – ударно-канатный с использованием установки УГБ-ЗУК (300).

Верхняя обсадная колонна труб, называемая кондуктором, служит для защиты устьевой части скважины от обрушения и размыва, а также для придания скважине правильного вертикального направления. Кроме того эта колонна служит для изоляции скважины от притока верхних, часто загрязненных вод. При ее установке должна быть произведена тщательная центровка колонны.

Над скважиной предусмотрен наземный павильон размером в плане 2,40 × 3,00 м и высотой Н=2,8 м для размещения оголовка скважины, электродвигателя, насоса, приборов пусковой и контрольно-измерительной аппаратуры и приборов автоматики. Кроме того, в них располагают части напорного трубопровода, оборудованного затворами, обратным клапаном, вантузом, пробоотборным краном.

Скважины оборудуются оголовком. Конструкция оголовка обеспечивает полную герметизацию, исключающую проникновение в межтрубное и затрубное пространство поверхностной воды и загрязнений.

Диаметр обсадной трубы 150 мм. В скважинах устанавливается погружной насос ЭЦВ 6-10-80; Q=16 м³/час; Н=110,0 м; N=7,5 кВт.

Аппаратура управления скважинным насосом поставляется комплектно с насосом. Датчики − ДВНУ − верхнего и нижнего уровней входят в комплект.

Монтаж и демонтаж секций скважинных насосов предусматривается через люки, располагаемые над устьем скважины.

Скважины также оборудуются пожарным рукавом для отвода воды при прокачке, краном для отбора проб воды, водомером ВМХ-50, учитывающим расход подаваемой воды.

Для обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности и охраны всех водопроводных сооружений от нарушений, которые могут вредно отразиться на качестве и количестве подаваемой населению воды, для всех проектируемых и реконструируемых водопроводов хозяйственно-питьевого назначения должны предусматриваться зоны санитарной охраны (ЗСО). Основной задачей зоны санитарной охраны является выделение территории, в пределах которой создается особый режим, исключающий или ограничивающий возможность загрязнения и заражения водного источника и водопроводных сооружений.

Зона источника водоснабжения в месте расположения водозаборных сооружений состоит из трех поясов:

• первого – зона строгого режима;

• второго и третьего – зоны режимов ограничения хозяйственной деятельности.

Границы первого пояса устанавливаются от крайних водозаборных сооружений группового водозабора и равны 30 м.

Границы второго пояса ЗСО устанавливаются расчетом в зависимости от климатических районов и защищенности подземных вод с учетом времени продвижения микробного загрязнения воды до водозабора от 100 до 400 суток.

Границы третьего пояса ЗСО определяются временем продвижения химического загрязнения воды до водозабора, которое должно быть больше принятой продолжительности эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет.

Территория первого пояса должна быть спланирована, огорожена и озеленена. Рекомендуется глухое ограждение высотой 2,5 м и сторожевая (тревожная) сигнализация.

На территории первого пояса запрещаются все виды строительства, проживание людей, прокладка трубопроводов различного назначения (за исключением трубопроводов, обслуживающих водопроводные сооружения), выпас скота, применение для растений ядохимикатов и удобрений.

На территории второго пояса запрещается загрязнение территории нечистотами, размещение складов горюче-смазочных материалов, размещение кладбищ, скотомогильников, навозохранилищ, применение удобрений и ядохимикатов.

На территории третьего пояса запрещается размещение складов горюче-смазочных материалов, ядохимикатов, минеральных удобрений, шламонакопителей и других объектов, которые могут вызвать химические загрязнения.

Зона санитарной охраны водопроводных сооружений должна состоять из границ первого пояса и санитарно защитной полосы вокруг него.

Границы первого пояса ЗСО территории водопроводных сооружений совпадает с ограждением площадки и должна быть на расстоянии:

− от резервуаров чистой воды, фильтров, контактных осветлителей ≥30 м;

− от стен сооружений и стволов водонапорных башен ≥15 м.

Санитарно-защитная полоса вокруг ограждения водопроводных сооружений, расположенных за пределами второго пояса зоны источника водоснабжения, должна иметь ширину ≥100 м.

Первый пояс образуется выделением вокруг каждой скважины территории на 30 м во всех направлениях.

Второй пояс включает территорию, находящуюся в радиусе R от крайних скважин:

, (12)

где Q – производительность водозабора;

Т – время добегания загрязнений до поверхности скважины;

m – мощность пласта, м;

n – пористость пласта.

Третий пояс включает территорию, находящуюся в радиусе R, определяемом по той же формуле, что и для второго пояса, но при Т = 25 лет = 9125сут.

Выбор насосного агрегата

В большинстве случаев скважины оборудуют погруженным электронасосом. Для выбора марки насоса определяется его подача и полный напор. Подача скважинного насоса определяется по формуле:

Q_н= , м³/ч, (13)

Q_н= =6,25 м³/ч.

Полный напор насоса определяется по формуле

Н_н=В-ВН+h_ц , м, (14)

где В-отметка, на которую необходимо подать воду из скважины;

ВН-отметка верха насоса

h_ц-потери напора в водоподъемной трубе, м, рекомендуется принимать 2-4 м.

Н_н=50-40+3=13 м

По этим значениям выбираем марку насоса. Его характеристика занесена в таблицу 1.

Таблица 1 - Характеристика насоса

Тип

Насос

Электродвигатель

подача, м3/ч

напор, м вод. ст

кол-во ступеней

масса, кг

подпор, м вод. ст

тип

мощность, кВт

Частота вращения вала, об/мин

напряжение, В

номинальный ток, кг

масса, кг

ЭЦВ8-20-10

10

20

5

95

1

ПЭДВ11-180

11

2850

380

24,2

207

Выбор конструкции водоприемной части осуществляется в зависимости от характеристик пород водоносных пластов и кровли над этим пластом. Мы принимаем бесфильтровую водоприемную часть скважины, так как 50% крупность частиц водоносного пласта составляет 20-100 мм. Необходимым условием сооружения бесфильтровых скважин является наличие устойчивой кровли над водоносным горизонтом.