4. Расчет и проектирование основных сооружений очистной станции

4.1 Реагентное хозяйство

Проектирование сооружений очистной станции следует начать с расчета реагентного хозяйства.

В состав реагентного хозяйства входят сооружения для приготовления раствора коагулянта необходимой концентрации, известкового молока, полиакриламида, реагентов для фторирова­ния и обесфторирования воды, углевания, аммонизации и других процессов в соответствии с выбранной технологической схемой обработки воды. В отдельных случаях для улучшения процесса коагулирования рекомен­дуется первичное хлорирование воды.

В соответствии с данными анализов качества воды в источ­нике водоснабжения принимают необходимые для обработки воды реагенты [2,3] и определяют их дозы с учетом допус­тимого остаточного количества.

Последовательность введения реагентов и интервалы времени между введением отдельных видов реагентов следует принимать в соответствии с указаниями [2].

Коагулирование при реагентном методе обработки воды при­меняют для укрупнения частиц дисперсной системы и ускорения их осаждения, при этом наряду с осаждением взвешенных частиц раз­личной дисперсности достигается также удаление из воды колло­идных веществ, обусловливающих ее цветность, а в некоторых случаях снижается и интенсивность привкусов и запахов воды.

В качестве коагулянтов применяют сернокислый алюминий Al₂SO_{4 *}18H₂O, железный купорос FeS0_4*7H₂0 и хлорное железо FeCl_3*6H₂0.

Дозу коагулянта (Дк) в мг/л следует принимать:

а) при обработке мутных вод – по табл.16 [1];

б) при обработке цветных вод – определять по формуле:

_(2.3)

где Ц – цветность обрабатываемой воды в градусах платино-кобальтовой шкалы.

При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимается большая из доз коагулянта, определенная по табл.16 [1] или формуле (2.3).

На процесс коагуляции оказывают влияние следующие факто­ры: концентрация водородных ионов в воде – рН; анионный состав воды; правильный выбор дозы коагулянта; щелочность воды; тем­пература воды; условия перемешивания; быстрота смешения коа­гулянта с водой; содержание в воде естественных взвесей [3,4].

Оптимальные значения рН при коагулировании сульфатом алю­миния следующие: для мягких цветных вод (более 50 град.) при щелочности до 1,5 мг-экв/л – 5-6; для малоцветных вод (до 40 град.) средней жесткости (4-5 мг-экв/л) щелочностью 3-4 мг-экв/л – 6-7,8; для малоцветных, жестких (6-9 мг-экв/л) вод с минерализацией 0,8-1,0 г/л и щелочностью свыше 5 мг-экв/л – 6,5-7,5.

Железный купорос обычно применяется на станциях реагент­ного умягчения воды, где коагулирование приходится проводить при значениях рН –9-9,5.

Хлорное железо может применяться для коагулирования воды, если значение рН после введения коагулянта не становится ниже 5-5,5.

При низкой щелочности исходной воды для обеспечения ус­пешной коагуляции ее приходится подщелачивать, для чего в нее вводят известь или соду в количествах, определяемых по формуле

(2.4)

где Д_щ – доза подщелачивающих реагентов, мг/л;

К – коэф­фициент, равный: для извести (по СаО) – 28; для соды (по Na₂С0₃) – 53;

Д_к – максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта, мг/л; е – эквивалентный вес коагулянта (безводного) в мг/мг-экв, принимаемый для А1₂(S0₄)₃ – 57, FeCl₃ – 54, FeS0₄ – 76;

Щ – минимальная щелочность воды, мг-экв/л, для природных вод обычно равная карбонатной жесткости; 1 – резерв щелочности, мг-экв/л.

При отрицательной величине Д_щ подщелачивание не требуется.

При недостаточной для коагуляции щелочности воды известь или соду следует вводить одновременно с коагулянтом.

Для интенсификации процесса коагуляции употребляют флокулянты, в качестве которых рекомендуется использовать полиакриламид (ПАА) и активную кремнекислоту (АК).

Дозу флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов) следует принимать в соответствии с п.6.17. [1].

Флокулянты следует вводить через 2-3 мин после коагулянта.

Наиболее широкое распространение в отечественной практике получило дозирование реагентов в виде растворов и суспензии. Приготовление растворов (или суспензии) реагента осуществля­ется в растворных и расходных баках. Емкость растворных баков в м³ для коагулянта и баков для заготовки известкового молока нужной концентрации определяют по формуле [3]:

(2.5)

где Д_к – максимальная доза безводного коагулянта или из­вести (считая на СаО) в г/м³;

n – число часов, на которое из­готовляется раствор, обычно принимают 10-12 ч; Q – производи­тельность станции, м3/ч;

b₁ – концентрация раствора коагулянта в %, принимается для раствора коагулянта – 10-17% (по безвод­ному продукту), для известкового молока не более 5%;

– плотность раствора коагулянта или известкового молока; в обоих случаях можно принимать равным 1 т/м³.

Емкость расходных баков в м³ определяют по формуле:

(2.6)

где b₂ – концентрация раствора коагулянта в расходных баках, принимаемая равной 4-10% (по безводному продукту).

Количество растворных баков принимают с учетом способа доставки и разгрузки коагулянта, его вида, а также времени ра­створения, но не менее двух.

Для растворения коагулянта и перемешивания его в баках надлежит предусматривать подачу сжатого воздуха с интенсивностью:

– для растворения 8-10 л/с_*м²;

– для перемешивания при разбавлении до требуемой концент­рации в расходных баках 3-5 л/с_*м².

Распределение воздуха следует производить дырчатыми тру­бами из кислостойких материалов.

Скорость движения воздуха в трубах следует принимать рав­ной 10-15 м/с, а скорость выхода воздуха из отверстий 20-30 м/с, диаметр отверстий 3-4 мм.

Для подачи воздуха применяют воздуходувки типа ВВН, ВК и РМК, а для перекачивания растворов реагента – кислостойкие на­сосы типа ВХ, НД, ХД, характеристики которых приведены в [4].

Должен быть проведен расчет склада реагентов на хранение 30-ти дневного запаса, считая по периоду максимальной потребности реагентов. С учетом местных условий объем складов допускается принимать на другой срок хранения, но не менее 15 дней.

Необходимо применять сухое или мокрое хранение коагулян­та. Проектирование складов реагентов следует выполнять в соот­ветствии с указаниями п. п. 6.202-6.217 [1].

Склады для хранения реагентов (кроме хлора и аммиака) следует располагать вблизи помещений для приготовления их растворов и суспензии. Площадь склада для коагулянта определя­ется по формуле [5]:

(2.7)

где Q_сут – полная производительность очистной станции, м³/сут;

Д_к – расчетная доза коагулянта по максимальной потреб­ности, г/м³;

Т – продолжительность хранения коагулянта на складе, сут;

а – коэффициент для учета дополнительной площади проходов на складе, равный 1,15;

Р_с – содержание безводного продукта в коагулянте, % ;

γ_o – объемный вес коагулянта при загрузке склада навалом, т/м³;

h_K – допустимая высота слоя ко­агулянта на складе, м.

Аналогичным образом определяется площадь склада для хра­нения извести и других реагентов.