Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование водопроводных очистных сооружений. Учебное пособие
.pdf
·
·
п
200000 чел. (2.3)
Этажность застройки населенного пункта принята более 3-х
этажей.
Согласно [5, табл. 1] в населенном пункте при количестве
жителей более 100 тыс. человек, но не более 200 тыс. человек,
возможно одновременно 3 пожара с расходом на пожаротушение
40 л/с на каждый. Продолжительность тушения пожара – 3 ч.
Расход воды на пополнение противопожарного запаса воды по
формуле 2.2
составит:
пп
···
1296 м
3
/сут.
Полный расход воды, очищаемой на водопроводных очистных
сооружениях, равен (формула 2.1):
3
1,03 ·56000 129659014,88 м
/сут.
11
3. ВЫБОР МЕТОДА ОБРАБОТКИ ВОДЫ И СОСТАВА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Метод обработки воды, состав и расчетные параметры
сооружений водоподготовки, а также расчетные дозы реагентов,
зависят от качества исходной воды в источнике водоснабжения,
назначения водопровода (требований к очищенной воде),
производительности станции и других местных условий. Выбор
должен производиться на основании данных технологических
изысканий и опыта эксплуатации сооружений, работающих
в аналогичных условиях
[4, п. 9.2].
Для предварительного выбора сооружений для осветления
и обесцвечивания воды, при наличии данных по качеству исходной
и очищенной воды, а также производительности станции, можно
использовать данные, приведенные в табл. 3.1.
В табл. 3.1 указана суммарная мутность (содержание взвешенных
веществ), которая включает в себя загрязнения, образующиеся от
введения реагентов. Она определяется по формуле [6,
к· Дк0,25·Ц
в
где М – количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м
формула 20.7]:
, мг/л, (3.1)
и
3
(принимается равным исходной мутности воды);
– доза коагулянта (по безводному продукту), г/м3;
Д
к
– коэффициент, принимаемый для очищенного сернокислого
К
к
алюминия 0,5, для нефелинового коагулянта – 1,2, для хлорного
железа – 0,7;
Ц – цветность исходной воды, град.;
– количество нерастворимых веществ, вводимых с известью,
В
и
3
, которое определяется по формуле:
г/м
и
где К
– долевое содержание СаО в извести, принимаемое при
и
расчетах 0,5-0,6;
– доза извести по СаО, г/м3.
Д
и
12
Д
и
и
Д
, (3.2)
и
Принятый на основании данных табл. 3.1 состав сооружений
необходимо уточнять путем технико-экономического сравнения
вариантов. Возможно применение и других сооружений (например,
плавучих водозаборов-осветлителей, флотационных установок,
гидроциклонов и др.) при соответствующем обосновании.
Таблица 3.1
Условия применения основных технологических
сооружений водоподготовки [4, табл. 10]
№
Условия использования
п/п
Наименование
1 2 3 4 5
Св, мг/л
(вход / выход)
Ц, град
(вход / выход)
Q,
м3/сут.
Одноступенчатое фильтрование на фильтрах:
до 30 / до
а) скорых напорных
до 50 / до 20 до 5000
1,5
1
б) скорых открытых
до 20 / до
до 50 / до 20 до 50000
1,5
до 1500 / до
в) медленных
до 50 / до 20 любая
1,5
Скорые фильтры с использованием на первой ступени очистки:
а) вертикальных
до 1500 / до
до 120 / до
до 5000
отстойников
б) горизонтальных
1,5
до 1500 /
20
до 120 / до
свыше
отстойники
в) контактных
до 1,5
до 300 / до
20
до 120 / до
30000
любая
префильтров
2
г) осветлителей со
взвешенным осадком
1,5
не менее 50
до 1500 / до
20
до 120 / до
свыше 5000
20
1,5
д) двух ступеней
до 1500 / до
до 120 / до
любая
отстойников
1,5
20
е) трубчатого отстойника
до 1000 / до
(фильтры – напорные
1,5
до 120 / до
до 800
20
заводского изготовления)
13
Контактные осветлители
3
Частичное осветление воды:
а) горизонтальные
отстойники и осветлители
со взвешенным осадком
до 70 / до
1,5
до 1500 / 8-
15
до 80 (150) /
Таблица 3.1 (окончание)
до 70 / до 20 любая
до 120 / до
любая
40
б) крупнозернистые
4
фильтры
до 10 (30-
50 %
до 120 / до
любая
30 (до 120)
исходной)
свыше 1500
/ до 250 (30-
в) радиальные отстойники
50 %
до 120 / до
любая
20 (до 120)
исходной)
Примечание. В п. 1в и в скобках указаны значения при обработке воды без применения
коагулянтов и флокулянтов.
Пример 3.1. По условиям примера 2.1 необходимо выбрать схему
очистки при следующем качестве воды источника (в паводок /
в межень): мутность, мг/л – 135 / 25; цветность, град. – 42 / 72;
активная реакция рН – 6,2 / 6,9; жесткость общая, ммоль/л – 2,2 / 4,8;
жесткость карбонатная, ммоль/л – 1,2 / 3,2; железо, мг/л – 0,3;
окисляемость, мг О
/л – 11; фтор, мг/л – 1,2 мг/л; привкус –
2
отсутствует; запах – 2 балла; ТКБ, КОЕ/100 – 80.
Количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, г/м
3
по формуле 3.2 составит (расчет доз реагентов приведен в примере
4.1):
,
и
11,599,5 г/м
,
3
.
Определяем суммарную мутность по формуле 3.1:
паводок
в
межень
в
135 0,5 · 35 0,25 · 42 9,5 172,5 г/м
25 0,5 · 33,94 0,25 · 75 060,67 г/м
3
;
3
.
В рассматриваемом примере на очистные сооружения поступает
3
вода с содержанием взвешенных веществ 172,5 г/м
14
, цветностью
,
72 град. Согласно табл. 3.1 при мутности до 1500 мг/л, цветности до
3
120 град. и производительности 30000 м
/сут и более принимается
двухступенчатая схема очистки – горизонтальные отстойники
и скорые фильтры.
15
4. РАСЧЕТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ
РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ДОЗ РЕАГЕНТОВ
4.1.
Для обработки воды в нее вводят специальные реагенты –
коагулянты (наиболее часто используют сернокислый алюминий
(SO4)3). Доза коагулянта (Дк) зависит от качества обрабатываемой
Al
2
воды (ее мутности и цветности).
Для мутных вод дозу коагулянта можно принять по табл. 4.1, для
цветных – рассчитать по формуле:
Д
4·
к
Ц, (4.1)
где Ц – цветность обрабатываемой воды, град.
Таблица 4.1
Зависимость Дк от мутности воды
№ п/п
1
2
3
4
5
6
7
М, мг/л Дк, мг/л
≤ 100 25 – 35
> 100 и ≤ 200 30 – 40
> 200 и ≤ 400 35 – 45
> 400 и ≤ 600 45 – 50
> 600 и ≤ 800 50 – 60
> 800 и ≤ 1000 60 – 70
> 1000 и ≤ 1500 70 – 80
Процесс коагуляции зависит от щелочности. Реакция гидролиза
гидроксида алюминия протекает неполно при ее недостаточности,
и воду искусственно подщелачивают [7].
Дозу извести для подщелачивания определяют по формуле [4]:
Д
к
Щ1
е
к
, (4.2)
где Д
Д
Кщ·
щ
– доза коагулянта (максимальная в период подщелачивания),
к
считая по безводному продукту, мг/л;
– масса коагулянта эквивалентная, считая по безводному
е
к
продукту, принимается для сульфата алюминия (Al
57, хлорного железа (FeCl
) – 54, сульфата железа (Fe2(SO4)3) –
3
(SO4)3) –
2
67 мг/мг-экв.;
16
Щ0 – минимальная щелочность воды (соответствует значению
карбонатной жесткости), мг-экв/л;
– коэффициент, принимаемый при использовании извести (по
К
щ
СаО) – 28, соды (по Na
CO3) – 53.
2
Подщелачивающие реагенты добавляют в обрабатываемую воду
вместе с коагулянтом.
Кроме коагулянтов, для интенсификации процессов осветления
и обесцвечивания используют высокомолекулярные флокулянты [9].
Наибольшее распространение из них получили полиакриламид
(ПАА) и активная кремнекислота (АК). Флокулянты используют, как
правило, в сочетании с коагулянтами.
Доза ПАА (Д
) зависит от места его ввода. В двухступенчатых
ПАА
схемах при дозировании перед фильтрами ее принимают равной
0,050,1 мг/л. Перед отстойниками и осветлителями – определяют по
табл. 4.2.
Таблица 4.2
Зависимость дозы ПАА от мутности и цветности
обрабатываемой воды
№ п/п М, мг/л Ц, град Д
1
2
3
4
> 500 и ≤ 1500 – 0,2 – 1
≤ 10 > 50 1 – 1,5
> 10 и ≤ 100 30 – 100 0,3 – 0,6
> 100 и ≤ 500 20 – 60 0,2 – 0,5
ПАА
, мг/л
Флокулянт вводят в воду, как правило, через некоторое время
(2-3 мин) после коагулянта. Величина интервала определяется
качеством воды, поступающей на станцию. Так, например, при
очистке высокомутных вод возможно введение реагентов в обратном
порядке.
Обеззараживание является обязательным условием возможности
использования воды для хозяйственно-питьевых целей. На практике
для этих целей наиболее часто
применяют хлорирование.
Как правило, на станции его проводят дважды [7, 9]. Первичное
хлорирование позволяет улучшить процесс коагулирования
17
и санитарное состояние сооружений. Его осуществляют путем ввода
хлора дозой 3-10 мг/л [9] в начале сооружений за 1-3 мин до ввода
коагулянтов. Вторичное хлорирование осуществляется перед
резервуарами чистой воды (доза составляет 0,75-2,0 мг/л).
БЛОК РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА
4.2.
В зависимости от применяемых реагентов (их видов и расходов),
а также от способа их хранения (в сухом или растворенном виде),
определяется состав реагентного хозяйства.
4.2.1. Сухое хранение реагента
Запас реагента устраивают на 15-30 суток (считая по периоду
максимального его расхода). При сухом хранении для этих целей
устраивают склад. Его площадь определяется
·
·Дк··
··
, м2, (4.3)
3
скл
где Q – полный суточный расход воды, м
– максимальная доза реагента, г/м3;
Д
к
по формуле:
/сут;
Т – продолжительность хранения реагента на складе, сут;
α
– коэффициент, принимаемый равным 1,15 (запас площади для
устройства проходов);
– содержание безводного продукта в коагулянте (извести), %;
Р
с
принимается для очищенного коагулянта 50 %, для неочищенного –
33,5 %, для извести – 60÷70 %;
3
γ – объемный вес реагента, 1,1-1,3 т/м
;
h – максимальная высота слоя реагента, допустимая для
размещения на складе (для коагулянта принимается 2,0 м, для
извести – 1,5 м).
4.2.2. Цех коагуляционного хозяйства
Приготовление раствора коагулянта осуществляется
в растворных и расходных баках. Их емкость можно рассчитать по
формуле:
18
··Д
··
к
, м3, (4.4)
где q – часовой расход воды (определяется исходя из полной
производительности станции), м
3
/ч;
n – время, за которое должен быть израсходован раствор
коагулянта (10-12 ч);
– максимальная доза коагулянта (в пересчете на безводный
Д
к
3
продукт), г/м
;
b – концентрация раствора (в растворных баках до 17 % при
использовании неочищенного коагулянта, до 24 % – очищенного,
в расходных – до 12 %);
γ
– объемный вес раствора коагулянта, т/м3.
Глубина слоя раствора в баках принимается, как правило, от 1,5 до
3,0 м. Размеры в плане назначают конструктивно, с учетом принятой
глубины.
Количество баков зависит от времени растворения и принимается
с учетом величины разовой поставки. Из растворных баков раствор
перекачивается в расходные баки, где при постоянном
перемешивании доводится до соответствующей концентрации путем
разбавления водой.
Минимальное количество баков [4, п. 9.19]: растворных – три,
расходных – два.
Месячный расход товарного коагулянта (Ω
) можно определить
коаг
по формуле:
··Д
Ω
коаг
··
где Q – полный суточный расход воды, м
– максимальная доза реагента, г/м3;
Д
к
к
, т, (4.5)
3
/сут;
Т – продолжительность хранения, сут;
– содержание безводного продукта в товарном коагулянте, %
Р
с
(для очищенного коагулянта принимается 50 %, для неочищенного –
33,5 %).
3
γ – объемный вес реагента, 1,1-1,3 т/м
19
.
Расход воздуха, который используется для растворения
и перемешивания в растворных баках, определяется по формуле:
возд
·
раств
·, л/с, (4.6)
где n – число баков, в которых осуществляется перемешивание;
F
ω
– площадь, м2, одного бака;
раств
– интенсивность, л/с⋅м2, подачи воздуха [6, п. 18.2]
принимается равной 8-10.
Расчетный расход воздуха для расходных баков:
возд
·
·, л/с, (4.7)
расх
где n – число баков, в которых осуществляется перемешивание;
– площадь одного расходного бака, м2;
F
расх
ω
– интенсивность, л/с⋅м2, подачи воздуха [6, п. 18.2]
в расходный бак (принимается равной 3-5).
Дозирование раствора коагулянта осуществляется насосамидозаторами. Количество рабочих насосов принимают равным числу
смесителей. Также предусматривают один резервный агрегат. Подбор
дозаторов осуществляется по расходу реагента:
·Д
доз
где q – производительность одного смесителя, м
к
··
, м3/ч, (4.8)
3
/ч;
– доза коагулянта, г/м3;
Д
к
b – концентрация раствора в расходных баках;
γ
– объемный вес раствора, т/м3.
4.2.3. Мокрое хранение реагентов
При мокром хранении раствор готовится на станции. Для этих
целей предусматривают растворные баки в количестве не менее 3-х
штук (рис. 4.1). Концентрация раствора принимается 15-20 %. Объем
растворных баков определяют, принимая на 1 т очищенного
3
коагулянта 2,2-2,5 м
их емкости. При этом их общая емкость должна
быть увязана с объемом реагента, поставляемого единовременно.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]