Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование водопроводных очистных сооружений. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
П.Г. Быкова, Е.Д. Палагин
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ВОДОПРОВОДНЫХ ОЧИСТНЫХ
СООРУЖЕНИЙ
Учебное пособие
Самара
Самарский государственный технический университет
2019
Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 9 от 27.04.2018 г.).
УДК 628.3(075.8)
ББК 38.76я73
Б953
Быкова, П.Г. Расчет и проектирование водопроводных
очистных сооружений: учебное пособие / П.Г. Быкова, Е.Д. Палагин. –
Самара: СамГТУ, 2019. – 132 с.
ISBN 978-5-7964-2148-2
Учебное пособие по дисциплине «Водопроводные очистные
сооружения» предназначено для студентов профиля подготовки
бакалавриата 08.03.01 «Водоснабжение и водоотведение», а также для
выполнения выпускной квалификационной работы.
Настоящее пособие включает в себя рекомендации по
самостоятельному выполнению студентами расчетных заданий на
практических занятиях и курсового проекта по разделу «Водопроводные
очистные сооружения». В данной работе представлены необходимые
сведения, порядок и примеры расчета отдельных элементов
водопроводных очистных сооружений.
Рецензенты:
В.Н. Довбыш – докт. техн. наук, управляющий вице-президент СРО
НП «Поволжский экологический союз».
И.А. Лушкин – доцент, канд. техн. наук, и.о. заведующего кафедрой
«Теплогазоснабжение, вентиляция, водоснабжение
и водоотведение» АСИ Тольяттинского
государственного университета.
ISBN
978-5-7964-2148-2
УДК 628.3(075.8)
ББК 38.76я73
© П.Г. Быкова, Е.Д. Палагин, 2019.
© СамГТУ, 2019.
ПРЕДИСЛОВИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
5
ВВЕДЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КАЧЕСТВУ ВОДЫ
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СООРУЖЕНИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ
3. ВЫБОР МЕТОДА ОБРАБОТКИ ВОДЫ И СОСТАВА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
4. РАСЧЕТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ
РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА
4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДОЗ РЕАГЕНТОВ
4.2. БЛОК РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА
4.2.1. СУХОЕ ХРАНЕНИЕ РЕАГЕНТОВ
4.2.2. ЦЕХ КОАГУЛЯЦИОННОГО ХОЗЯЙСТВА
4.2.3. МОКРОЕ ХРАНЕНИЕ РЕАГЕНТОВ
6
8
10
12
16
16
18
18
18
20
4.2.4. ИЗВЕСТКОВОЕ ХОЗЯЙСТВО
4.2.5. РАСЧЕТ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ И
ДОЗИРОВАНИЯ ФЛОКУЛЯНТА
4.2.6. РАСЧЕТ ХЛОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СМЕСИТЕЛЕЙ
5.1. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНОГО СМЕСИТЕЛЯ
5.2. РАСЧЕТ ШАЙБОВОГО СМЕСИТЕЛЯ
6. ДВУХСТУПЕНЧАТАЯ СХЕМА ВОДОПОДГОТОВКИ
6.1. РАСЧЕТ ОТСТОЙНИКОВ И КАМЕР
ХЛОПЬЕОБРАЗОВАНИЯ
6.1.1. РАСЧЕТ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКОВ
6.1.2. РАСЧЕТ КАМЕРЫ ХЛОПЬЕОБРАЗОВАНИЯ,
ВСТРОЕННОЙ В ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ОТСТОЙНИК
6.1.3. РАСЧЕТ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ОТСТОЙНИКОВ
24
26
30
34
34
38
41
41
42
48
51
6.1.4. РАСЧЕТ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ СО ВЗВЕШЕННЫМ
ОСАДКОМ КОРИДОРНОГО ТИПА
6.2. РАСЧЕТ СКОРЫХ ФИЛЬТРОВ
56
68
3
6.2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ФИЛЬТРА
69
6.2.2. РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ ФИЛЬТРА
6.2.3. РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ ДЛЯ СБОРА И ОТВОДА ВОДЫ
ПРИ ПРОМЫВКЕ ФИЛЬТРА
6.2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА
ПРИ ПРОМЫВКЕ ФИЛЬТРОВ
7. ОДНОСТУПЕНЧАТАЯ СХЕМА ВОДОПОДГОТОВКИ
7.1. РАСЧЕТ БАРАБАННЫХ СЕТОК И МИКРОФИЛЬТРОВ
7.2. РАСЧЕТ КОНТАКТНОЙ КАМЕРЫ
7.3. КОНСТРУКЦИИ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ
7.4. РАСЧЕТ КОНТАКТНЫХ ОСВЕТЛИТЕЛЕЙ
8. ОБРАБОТКА ПРОМЫВНЫХ ВОД
И ОСАДКОВ СТАНЦИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ
9. КОМПОНОВКА ВОДООЧИСТНОЙ СТАНЦИИ
73
75
80
84
84
90
92
93
105
108
10. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ТРУБОПРОВОДОВ СТАНЦИЙ ОБРАБОТКИ ВОДЫ
11. ВЫСОТНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ СООРУЖЕНИЙ НА
СТАНЦИЯХ ВОДОПОДГОТОВКИ
12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕБЕСТОИМОСТИ ОЧИСТКИ ВОДЫ НА
СТАНЦИИ ВОДОПОДГОТОВКИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ФОРМА И СОСТАВ ЗАДАНИЯ НА
ВЫПОЛНЕНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСОВ ТИПА Х И АХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСОВ ТИПА НД
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ХАРАКТЕРИСТИКА ВОЗДУХОДУВОК
109
110
111
114
115
117
119
122
126
ТИПА ВК
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ХАРАКТЕРИСТИКА ЛОПАСТНЫХ МЕШАЛОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
МЕШАЛОК
4
129
130
131
ПРЕДИСЛОВИЕ
Дисциплина «Водопроводные очистные сооружения» относится
к профессиональному циклу дисциплин профиля «Водоснабжение
и водоотведение» направления «Строительство». В процессе ее
изучения будущие бакалавры готовятся решать задачи, связанные
с проектированием, строительством и эксплуатацией систем
водоснабжения.
Изучение этой дисциплины может быть обеспечено после
изучения следующих дисциплин: гидравлика, водоснабжение, насосы
и насосные станции, инженерная геология
и гидрогеология,
гидротехнические сооружения, строительные материалы, технология
строительного производства.
Рабочей программой дисциплины предусмотрено выполнение
курсового проекта «Водопроводные очистные сооружения», целью
которого является научить студентов проектированию
водопроводных очистных сооружений, привить им навыки в выборе
состава сооружений с производством необходимых технологических
расчетов, и конструктивного оформления.
Настоящее учебное пособие предназначено для оказания
практической
помощи в изучении дисциплины и правил
проектирования водопроводных очистных сооружений, в том числе
при разработке курсового проекта и дипломном проектировании.
Пособие разработано в соответствии со сложившейся практикой
преподавания дисциплины на кафедре «Водоснабжения
и Водоотведения» АСА СамГТУ и с учетом требований действующих
нормативных документов и новых тенденций в области
проектирования и строительства
водопроводных очистных
сооружений.
В учебном пособии приведены основные требования,
теоретические основы и правила проектирования водопроводных
очистных сооружений. На конкретных примерах изложена методика
расчета и проектирования как отдельных элементов, так
и водопроводных очистных станций в целом.
5
ВВЕДЕНИЕ
Водопроводные очистные сооружения служат для получения
воды необходимого качества. Применяемые для этого методы
обработки могут включать в себя: введение в воду химических
реагентов (одного или нескольких), отстаивание (однократное или
двукратное) и фильтрование воды. Применение конкретного
технологического приема для улучшения качества воды определяется
качеством воды источника водоснабжения и требованиями
потребителей.
Требования
, предъявляемые к качеству воды для питьевых
целей, приведены в СанПиН 2.1.4.559-01, а используемой для
промышленного водоснабжения – зависят от технологических
процессов, в которых используется вода. Во втором случае
требования определяются производителями оборудования
и технологами производства.
В практике водоснабжения на долю поверхностных источников
водоснабжения приходится большая часть подаваемой потребителю
воды. Например, водоснабжение городского
округа Самара
осуществляется как из поверхностного источника, так и путём забора
подземных вод. Однако основным источником водоснабжения
является Саратовское водохранилище. Для того чтобы качество
подаваемой потребителям воды соответствовало санитарным
требованиям, ее подвергают подготовке на насосно-фильтровальных
стациях № 1 (НФС-1) и № 2 (НФС-2), а также на городской
водопроводной станции (ГВС). Их суммарная
3
производительность превышает 1 млн м
/сут, что составляет около
проектная
90 % от общей потребности. Оставшиеся 10 % воды подаются из
подземных источников (в основном после предварительного
обезжелезивания).
3
Производительность НФС-1 составляет 550 тыс. м
/сут, в состав
основных сооружений входят горизонтальные отстойники и скорые
3
фильтры. Мощность очистных сооружений НФС-2 – 450 тыс. м
3
ГВС – 50 тыс. м
/сут. Технологическая схема водоподготовки этих
6
/сут,
станций включает в себя барабанные фильтры, смесители
коридорного типа и контактные осветлители.
Водопроводные очистные сооружения относятся к головным
сооружениям системы водоснабжения, поэтому от правильного
проектирования, строительства и эксплуатации этих сооружений
будет зависеть надежность работы всей системы в целом.
Для выбора состава водопроводных очистных сооружений
необходимо знать физико-химические свойства воды источника
водоснабжения, производительность очистных сооружений, вид
реагентной обработки воды.
Приведенные в пособии сведения дают возможность студенту
пополнить материал по гидравлическим расчетам основных
сооружений при одно- и двухступенчатой схеме водоподготовки
и являются дополнением к нормативным документам и учебной
литературе.
Исходные данные, приведенные в задании на курсовой проект,
следует рассматривать как результат проведенных
ранее изысканий
по источнику водоснабжения.
7
1. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ
К КАЧЕСТВУ ВОДЫ
Водные объекты (поверхностные и подземные), пригодные
в качестве источников хозяйственно-питьевого водоснабжения,
подразделяют на 3 класса [1]. Данное разделение учитывает качество
воды в водном объекте, а также сложность его доведения питьевого.
Например, в табл. 1.1 представлены классы поверхностных водных
объектов и необходимые методы ее обработки.
Таблица 1.1
Классы поверхностных водных объектов [1]
№
класса
1
2
3
обеззараживание и фильтрование (с коагулированием или без
него)
коагулирование, отстаивание, фильтрование и обеззараживание
(при наличии фитопланктона – микрофильтрование)
(дополнительно к вышеперечисленным) дополнительные ступени
осветления, применение окислительных и сорбционных методов,
а также более эффективные методы обеззараживания.
Требуемая обработка
Следует учитывать, что состав воды поверхностных источников
непостоянен в течение года. Наименьшее загрязнение наблюдается,
как правило, в зимний период и в сухую летнюю погоду.
С точки зрения технологии водоподготовки, поверхностные
источники водоснабжения подразделяют на несколько групп по
мутности и цветности. В зависимости от содержания
грубодисперсных примесей воды бывают: маломутные (мутность
3
50 мг/дм
(250-1500 мг/дм
), средней мутности (50-250 мг/дм3), мутные
3
) и высокомутные (более 1500 мг/дм3). По цветности
до
воды (содержанию гумусовых веществ) воды бывают: малоцветные
о
(цветность до 35
о
(более 120
).
), средней цветности (35-120 о) и высокоцветные
8
Состав воды подземных источников более постоянен. Чем
больше глубина залегания водоносного пласта, тем, как правило,
стабильнее состав воды.
Вода хозяйственно-питьевых водопроводов должна быть [2]
безопасна в эпидемиологическом и радиационном отношении,
безвредна по химическому составу и иметь благоприятные
органолептические свойства.
Безопасность питьевой воды в эпидемическом отношении
определяется ее соответствием нормативам по микробиологическим
показателям, к которым относятся: содержание термотолерантных
колиформных бактерий (ТКБ), общих колиформных бактерий (ОКБ)
и общее микробное число (ОМЧ).
Безвредность питьевой воды по химическому составу
определяется в соответствии с установленными нормативами по
обобщенным показателям (рН, общая минерализация, жесткость,
перманганатная окисляемость, нефтепродукты АСПАВ, фенольный
индекс) и вредным химическим веществам (алюминий, железо,
марганец
, медь цинк и т.д.), которые могут попасть в источник
водоснабжения в результате хозяйственной деятельности человека, а
также поступающих и образующихся в воде в процессе ее обработки
в системе водоснабжения (остаточный хлор, хлороформ и т.л.).
Радиационная безопасность питьевой воды определяется ее
соответствием нормам радиационной безопасности по суммарным
показателям (удельная
суммарная альфа- и бета-активность)
и содержанию радионуклидов (радон, сумма радионуклидов).
Органолептические свойства питьевой воды определяются ее
соответствием нормативам: запах – 2 балла, привкус – 2 балла,
о
цветность – 20
, мутность – 2,6 ЕМФ (1,5 мг/л по каолину).
Конкретный перечень веществ, которые должны определяться,
зависит от местных условий источника водоснабжения и принятой
технологии водоподготовки.
9
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
СООРУЖЕНИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ
Полный расход воды, поступающей на станцию водопроводных
очистных сооружений, складывается из полезной производительности,
расхода воды на пополнение противопожарного запаса и расхода воды
на собственные нужды:
3
·
п
пп
/сут, (2.1)
, м
где Q
3
м
– полезная (заданная) производительность станции, м3/сут;
п
– расход воды на пополнение противопожарного запаса,
Q
пп
/сут, принимается в зависимости от числа жителей в населенном
пункте и этажности застройки [5, табл. 1];
α
– коэффициент, учитывающий собственные нужды станции,
принимается согласно п. 9.6 [4] равным 1,03-1,04, если
предусмотрено повторное использование промывных вод, и 1,1-1,14 –
без повторного использования.
Расход воды на пополнение противопожарного запаса воды
определяется по формуле:
пп
··
пож
·
, м3/сут, (2.2)
где Т – продолжительность тушения пожара, ч;
n – число пожаров;
– расход воды на один пожар, л/с.
q
пож
Пример 2.1. Необходимо определить полную
производительность водопроводных очистных сооружений,
расположенных в южной полосе РФ. Полезная производительность
3
составляет 56000 м
/сут. Вода на сооружения поступает из
поверхностного источника водоснабжения. На сооружениях
предусмотрено повторное использование промывных вод.
Для определения расхода воды на пополнение
противопожарного запаса принимаем норму водопотребления на
одного жителя согласно [4, табл. 1] q = 280 л/(сут⋅чел) для южной
полосы и рассчитываем примерное количество жителей в населенном
пункте:
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]