Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование водопроводных очистных сооружений. Учебное пособие
.pdf
Дхл – доза хлора для предварительного или конечного
хлорирования, мг/л.
Хлоратор подбирается по величине часового расхода хлора.
Характеристики хлораторов типа ЛК и ЛОНИИ-100 приведены
в табл. 4.3.
Таблица 4.3
Характеристика хлораторов [8]
Основные
показатели
Производительность,
кг/ч
ЛК-
10м
0,04-
0,8
ЛК-
10с
1,0-
5,4
Марка хлоратора
ЛК-
10б
2-
25
ЛК-
10ц
5-
100
ЛК-
11
0,5-
5,0
ЛК-
12
1,8-
25,4
ЛОНИИ-
100*
1,28-8,1
(2,05-12,8)
Расход воды, м3/ч 5 5 30 30 5 30 8
Масса, кг 12,35 12,5 45 43 12 10 32
* – указана производительность при изготовлении поплавка из эбонита, в
скобках – из дюралюминия.
Хлор поставляется на станцию в баллонах или бочках.
Характеристика емкостей приведена в табл. 4.4.
Таблица 4.4
Характеристика бочек (контейнеров) для жидкого хлора [8]
Объем бочки, л
Параметр
500 800 1000
Масса, кг, тары 428 660 970
жидкого хлора 640 1000 1250
Объем хлора, л 410 600 800
Рабочее давление, кгс/см2 15 15 15
Съем хлора с одного баллона при расчетах принимают
= 0,5-0,7 кг/ч, а при использовании бочек S
S
хл
= 3 кг/ч с 1 м2 ее
хл.б
боковой поверхности. Требуемое количество рабочих баллонов или
бочек определяется по формулам:
хл
бал
31
боч
, (4.23)
хл
хл
хл.б·б
, (4.24)
где Fб – площадь боковой поверхности бочки, м2.
В хлораторной, кроме рабочих хлораторов, предусматривается
установка резервных, из условия не менее одного на два рабочих.
Установленные хлораторы (с учетом резервных) должны давать
возможность увеличить подачу хлора в два раза в случае
необходимости [4, п. 9.118].
Обеззараживание воды может производиться гипохлоритом
натрия. Он может поставляться на станцию или приготавливаться на
месте электролитическим
способом из раствора поваренной соли.
Рекомендации по проектированию установок и применению этого
способа приведены в п.п. 9.119-9.123 [4].
Кроме хлорирования, обеззараживание воды производят
озонированием или ультрафиолетовым облучением. Рекомендации по
проектированию этих методов приведены в п.п. 9.128-9.123 [4].
В настоящее время для обеззараживания воды применяют
сочетание различных методов. Например, вместо первичного
хлорирования используют озонирование
или ультрафиолетовое
облучение, а вторичное хлорирование в этом случае производят
перед резервуаром чистой воды с уменьшенной дозой.
Пример 4.5. Рассчитать хлораторную установку для станции
3
полной производительностью 63134,9 м
/сут или 2630,6 м3/ч.
Хлорирование воды ведется в два этапа. Дозы хлора составляют:
Д
= 5 мг/л, Д
1хл
= 2,0 мг/л.
2хл
Расход хлора на хлорирование будет:
на первичное:
I
хл
,·
·
на вторичное:
II
хл
,·
·
Общий расход равен:
I
хл
хл
II
13,15 5,26 18,41 кг/ч.
хл
13,15 кг/ч;
5,26 кг/ч.
32
Суточный расход будет:
сут
18,41 · 24441,84 кг/сут.
хл
Запас (хранящийся на складе) предусматриваем на 30 суток.
мес
441,84 · 3013255,2 кг.
хл
Согласно табл. 4.4 масса жидкого хлора в бочке объемом 1000 л –
1250 кг. Требуемое количество бочек на складе будет:
боч
10,611 бочек.
,
При первичном хлорировании дозирование хлорной воды
осуществляется перед смесителями. Так как смесителей два, то
и точек ввода хлора должно быть две. Расход на одну точку составит:
хл
6,58 кг/ч.
,
Для дозирования принимаем по данным табл. 4.3 дозаторы ЛК-12
(2 рабочих и 1 резервный).
Для вторичного хлорирования (при расходе хлора 5,26 кг/ч) по
данным табл. 4.3 принимаем дозаторы той же марки (1 рабочий
и 1 резервный).
33
5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СМЕСИТЕЛЕЙ
Для быстрого и равномерного смешения реагентов
с обрабатываемой водой используют специальные устройства –
смесители. На станциях применяют открытые смесители
гидравлического типа (дырчатые, перегородчатые, коридорные,
вихревые (вертикальные)). Конструкция смесителей должна
предусматривать возможность последовательного введения всех
требуемых реагентов (с соблюдением необходимого разрыва по
времени).
При проектировании смесительных устройств необходимо
выполнять
требования пп. 9.31-9.40 [4].
Если используются реагенты в виде суспензий или частично
осветленных растворов, то применяют вихревые смесители. На
станции должно быть не менее двух смесителей, при этом в периоды
интенсивного хлопьеобразования [4, п. 9.35] должна быть
возможность их отключения. Вихревые смесители устраивают в виде
вертикального диффузора (конического или пирамидального)
с параметрами:
• угол между
наклонными стенками – 30-45°;
• высота верхней части с вертикальными стенками – 1-1,5 м;
• скорость:
– входа воды в смеситель – 1,2-1,5 м/с;
– восходящего движения воды – 30-40 мм/с;
– движения воды в конце водосборного лотка – 0,6 м/с.
От смесителей вода направляется к камерам хлопьеобразования
или осветлителям со взвешенным осадком с уменьшающейся
скоростью
от 1 до 0,6 м/с, с таким расчетом, чтобы время пребывания
воды в трубопроводах или каналах было не более 1,5 мин [4, п. 9.40].
5.1. Расчет вертикального смесителя
Сначала определяют размеры в плане верхней части смесителя.
Площадь поперечного сечения можно определить по формуле [9]:
34
в
где q – требуемая производительность смесителя, м
– скорость восходящего потока (должна быть 108-144 м/ч).
V
в
, м2, (5.1)
в
3
/ч;
Обрабатываемая вода поступает в смеситель снизу. Диаметр
трубопровода определяют по скорости, с которой вода должна войти
в смеситель (должна быть от 1,2 до 1,5 м/с).
Высота нижней (пирамидальной) части определяется по формуле
[7, 9]:
0,5·в
п
н
·
, м, (5.2)
где b
, bн – ширина смесителя соответственно в верхней и нижней
в
части, м.
α – угол между наклонными стенками.
Объем нижней части будет:
где F
п
– площадь поперечного сечения в нижней части смесителя, м2.
н
·п·внв·
н
3
, (5.3)
, м
Полный объем смесителя определяется по формуле:
·
, м3, (5.4)
где t – время пребывания воды в смесителе, мин.
Объем верхней части равен:
в
, м3. (5.5)
п
Высота верхней части (должна быть от 1 до 1,5 м) будет:
в
в
, м. (5.6)
в
Полная высота равна:
в
, м. (5.7)
п
Сбор воды по площади смесителя осуществляется сборными
желобами, по которым вода поступает в сборный карман. Количество
желобов назначают таким образом, чтобы расстояние между ними
было не более 2,2 м. Сами желоба устраивают с уклоном к сборному
карману, равным 0,01.
Расход воды, приходящийся на желоб, определяется по формуле:
35
ж
, м3/с, (5.8)
·
где n – количество сборных желобов, шт.
Площадь живого сечения желоба:
ж
, м2, (5.9)
ж
ж
где V
– скорость в желобе, принимается равной 0,6 м/с.
ж
Площадь отверстий в сборном желобе должна быть:
ж
, м2, (5.10)
отв
где V
– скорость воды в отверстиях, принимается равной 1,0 м/с.
отв
Диаметр отверстий (d
отв
) назначается 25 мм и более. Площадь
отв
отверстия можно определить по формуле:
·
отв
отв
, м2. (5.11)
Число отверстий на одном желобе определяется по формуле:
отв
, шт. (5.12)
отв
отв
Шаг отверстий составит:
·
ж
, м, (5.13)
отв
где L
– длина желоба, м.
ж
λ
Диаметр отводящего трубопровода определяют по скорости,
которая должна составлять 0,6-1,0 м/с.
Пример 5.1. Рассчитать вихревой смеситель для станции
3
производительностью 63134,9 м
/сут или 2630,62 м3/ч.
Принимаем два смесителя.
Площадь смесителя в верхней части по формуле 5.1 будет:
в
,
12,18 м
2
.
Принимаем смеситель квадратной формы в плане, тогда его
сторона будет равна:
в√12,183,5 м.
в
Подающий трубопровод 1 (рис. 5.1) принимаем со внутренним
диаметром 600 мм, тогда скорость входа воды в смеситель будет
находиться в требуемых пределах. Наружный диаметр трубопровода
36
составляет 630 мм (трубы стальные). Размер в плане нижней части
смесителя в месте примыкания этого трубопровода должен быть
0,63×0,63 м. Площадь нижней усеченной части смесителя составит:
0,63 · 0,63 0,397 м
н
2
.
Рис. 5.1. Вихревой смеситель:
1 – подающий трубопровод; 2 – отводящий трубопровод; 3 – трубопровод
для опорожнения (d = 150 мм); 4 – сборные желоба; 5 – переливной
трубопровод
α
Принимаем угол
= 40 °. Тогда высота пирамидальной части по
формуле 5.2 будет равна:
0,5·3,5 0,63·
п
3,94 м.
Объем пирамидальной части по формуле 5.3:
п
·3,94·12,18 0,397 √12,18 · 0,397
19,4 м
Полный объем смесителя по формуле 5.4 равен (время
пребывания принимаем 1,5 мин):
,·,
32,88, м
3
.
3
.
Объем верхней части (формула 5.5):
32,88 19,4 13,48 м
в
3
.
Расчетная высота верхней части по формуле 5.6 составляет:
37
в
,
1,11 м.
,
Полная высота по формуле 5.7 равна:
1,11 3,945,05 м.
Проектируем смеситель с боковым карманом.
Для сбора воды предусматриваем два желоба с расходом по
каждому (формуле 5.8):
ж
,
·
0,18, м
3
/с.
Площадь желоба (его живого сечения) по формуле 5.9 будет:
ж
,
0,3 м
,
2
.
Площадь отверстий в сборном желобе (формула 5.10):
отв
,
0,18 м
,
2
.
Площадь отверстия при его диаметре 80 мм будет:
0,005 м
2
.
отв
,·,
Число отверстий составит:
отв
,
36 шт.
,
Шаг отверстий по формуле 5.13 будет:
·,
λ
0,19 м.
Диаметр отводящего трубопровода принимаем по [10] равным
800 мм, что обеспечивает в нем скорость движения воды
от 0,6 до 1,0 м/с.
5.2. Расчет шайбового смесителя
Шайбовые смесители устанавливаются непосредственно на
трубах. На водопроводных очистных сооружениях их применяют,
например, при одноступенчатой схеме очистки, размещая на трубах,
отводящих воду из отделений контактной камеры.
Диаметр шайбы (диафрагмы) назначаем из условия потерь
напора в ней не более 0,3-0,4 м.
Потери напора в шайбе определяем по формуле:
38
ш
, м, (5.14)
где
ξ
– коэффициент сопротивления шайбы;
– средняя скорость движения воды в сечении шайбы, м/с.
V
ш
Коэффициент сопротивления шайбы при ее толщине δ ≤ 0,02
вычисляется по формуле:
где
1 0,707 1
ω
– площадь отверстия шайбы, м2;
ш
ω
– площадь сечения трубопровода, м2.
тр
ш
тр
ш
тр
тр
, (5.15)
ш
Среднюю скорость движения воды в сечении шайбы определяют
по формуле:
ш
тр
тр
, м/с, (5.16)
ш
где V
– скорость движения воды в трубопроводе, на котором
тр
устанавливается шайба, м/с.
Потери напора в шайбе удобно рассчитывать по формуле:
тр
тр
, м. (5.17)
ш
Диаметр шайбы можно определить подбором по величине потери
напора, по вышеприведенным формулам или, задаваясь
ω
/
ω
соотношением
Значения величины коэффициента сопротивления шайбы [7]
ω
ω
/
ω
ш
ξ
/
ω
ш
0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35
тр
7000 1670 730 400 245 96 51,5 30 18,2 12
0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,80 0,90 1,0
тр
ш
, по табл. 5.1.
тр
Таблица 5.1
ξ
8,25 6,00 4,00 2,80 2,00 1,40 0,97 0,32 0,13 0,0
Пример 5.2. Необходимо подобрать диаметр шайбового
смесителя при диаметре трубопровода, отводящего воду из отделения
39
контактной камеры, dтр = 400 мм и скорости движения воды
в трубопроводе V
Задаемся соотношением
= 1,37 м/с.
тр
ω
ш
/
ω
= 0,5, по табл. 5.1 находим ξ = 4.
тр
Определяем потери напора в шайбе по формуле 5.17:
4
,
,
,
,
1,53 м.
Потери напора в шайбе превышают допустимые 0,3-0,4 м.
ω
/
ω
Задаемся соотношением
ш
= 0,65, тогда по табл. 5.1 ξ = 1,4.
тр
Потери напора в шайбе равны:
1,4
,
,
,
,
0,35 м.
Потери напора не превышают допустимой величины.
ω
/
Диаметр шайбы по принятому соотношению
и d
= 400 мм = 0,4 м будет равен:
тр
ш
ш
тр
0,65 0,40,322 м или 322 мм.
тр
ш
ω
тр
= 0,65
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]