2. Примеры

2.1. Проектирование водопроводной очистной станции с горизонтальными отстойниками

2.1.1. Исходные данные

Полезная производительность станции – 45000 м³/сут.,

В т.ч. расход воды на поливку - 4000 м³/сут.

Основные показатели качества воды в источнике:

мутность максимальная – 750 мг/л;

средняя за год – 60 мг/л;

минимальная – 50 мг/л;

цветность максимальная – 50 град.;

щелочность минимальная – 2,5 мг-экв/л;

жесткость общая – 5,8 мг-экв/л;

рН – 7,1

вкус – 2 балла;

запах – 2 балла;

содержание фтора F – 0,8 мг/л;

железа Fe – 0,7 мг/л;

марганца Mn – 0,08 мг/л;

сухой остаток – 780 мг/л;

коли-индекс – 35 ед/л.

Продолжительность паводка – 10 дней.

Схема подачи воды в город: насосная станция, расположенная на площадке очистных сооружений, подает воду в резервуары чистой воды при насосной станции, распределяющей ее по городской сети.

2.1.2. Выбор метода обработки воды

Исходя из качества исходной воды, требований СанПиН [1] и производительности станции, согласно рекомендациям СНиП [3, п. 6.10], принят реагентный метод обработки воды с применением коагулянтов и флокулянтов по двухступенчатой схеме, где в качестве основных сооружений используются горизонтальные отстойники и скорые фильтры [3, табл. 15].

2.1.3. Определение расчетной производительности

Полный расход воды, поступающей на станцию, определен в соответствии с рекомендациями СНиП [3, п. 6.6]. Расход воды на собственные нужды принят равным при сбросе осадка из отстойников - 4%, промывке фильтров - 6%.

Расчетные расходы отдельных сооружений найдены, исходя из балансовой схемы (см. разд. 1.1.4). Сооружения первой ступени очистки (реагентное хозяйство, смесители, отстойники):

Q_р1 = 450001,1 = 49500 м³/сут = 2062 м³/ч = 573 л/с.

Расчетный расход скорых фильтров:

Q_р2 = 450001,06 = 47700 м³/сут = 1988 м³/ч = 552 л/с.

2.1.4. Реагентное хозяйство

Определение потребности в реагентах

Расчетные дозы реагентов определены в соответствии с рекомендациями СНиП [3, п.6.15-6.19].

Доза коагулянта (по безводному веществу) для осветления воды принята равной 55 мг/л [3, табл.16]. Для обесцвечивания воды доза коагулянта определена по формуле [3, п.6.16]:

Расчетной дозой является максимальная, т.е. 55 мг/л. В качестве коагулянта принят глинозем с содержанием безводного сернокислого алюминия 44%.

Доза флокулянта (полиакриламида) равна 0,5 мг/л [3, п.6.17]. Доза подщелачивающих реагентов (Д_щ, мг/л) определена по формуле [3, п.6.19]:

где К_щ – коэффициент, равный для извести (по СаО) – 28;

Д_к – максимальная, в период подщелачивания, доза безводного коагулянта, мг/л;

е_к – эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг/мг-экв, (для Al₂(SO₄)₃-57);

Щ₀ – минимальная щелочность воды, мг-эвк/л.

Приняв в качестве подщелачивающего реагента известь, получим:

Поскольку Д_щ отрицательна, то подщелачивание не требуется.

В помещениях реагентного хозяйства необходимо разместить отделения коагулянта, флокулянта и дозаторную. При необходимости в этом же здании могут быть размещены бытовые, складские и вспомогательные помещения.

Расчет потребности в реагентах произведен с учетом содержания активной части в товарном продукте (с %). Суточная потребность (т) определена по выражению:

Р_сут = 10^-4Д_к Q_р1/ с.

Срок хранения для определения емкости складов принят в соответствии с требованиями СНиП [3, п.6.202] . Результаты расчета приведены в табл. 2.1:

Таблица 2.1. Потребность в реагентах

Реагент	Доза г/м3	Содержание активного продукта, %	Потребность по товарному продукту, т
			суточная	на период паводка	на 30 сут.
Коагулянт	55	44	6,2	62	186
ПАА	0,5	8	0,3	3	9

Отделение коагулирования.

Принято мокрое хранение коагулянта. Реагент приходит на железнодорожную станцию в вагонах грузоподъемностью 60 т, самосвалами доставляется на очистные сооружения и сгружается в растворные баки, затем концентрированный раствор перекачивается в баки-хранилища. По мере необходимости раствор перепускается в расходные баки, где разбавляется до рабочей концентрации и дозируется в обрабатываемую воду.

Объем растворных баков должен обеспечить разгрузку вагонов максимум за 1-2 суток. С учетом потребности в реагенте на паводок (62т) разовая поставка коагулянта принята 60 т. Растворные баки рассчитываются на единовременный прием разовой поставки, т.е. 60 т. После растворения привезенного коагулянта его перекачивают в баки-хранилища. Общий объем растворных и хранилищных баков должен обеспечить срок хранения от 15 до 30 суток.

Для получения 15-20% концентрированного раствора из 1 т товарного продукта потребуется 2 м³ объема растворных баков [3, п.6.205] и 1,7 м³ баков-хранилищ [3, п.6.206], а их количество должно быть не менее трех.

Необходимая емкость растворных баков - 602=120 м³. Объем осадочной части бака примерно 30%, т.е. 0,3120=36 м³. Общий объем баков равен 120+36=156 м³. Принято 3 бака [3, п.6.22]. Тогда емкость растворного бака составит 156:3=52 м³. С учетом строительного модуля 1,5 м (раздел 1.1.4) размеры баков в плане назначены 4,54,5 м при площади 20,3 м². Высота баков при этом будет равна 52:20,3=2,6м. Принята высота 3м (строительный модуль по высоте 0,6 м) при полном объеме баков 4,5 ×4,5 ×3=61 м³.

Объем баков-хранилищ рассчитывается на срок хранения 30 сут.: (186-60) ×1,7=213,6 м³, где 60т – количество коагулянта, находящегося в растворных баках. Число и размеры баков-хранилищ для удобства компоновки приняты такими же. Запроектированные растворные и хранилищные баки обеспечивают работу станции в течение сут. максимального потребления коагулянта ( 0,7 – полезный объем в долях единицы).

Емкость расходных баков (м³) определяется по формуле (1):

Приняты два расходных бака размерами в плане 33´2,4м, объемом 22 м³ каждый, при времени приготовления раствора коагулянта 10 ч, что соответствует СНиП [3, п.6.22].

Для растворения коагулянта и перемешивания его в баках используется сжатый воздух, который подается в дырчатые распределительные трубы с интенсивностью 10 л/(см²) – в растворных и хранилищных баках и 5 л/(см²) – в расходных [3, п.6.23]. Расход воздуха для растворения коагулянта и перемешивания в расходных баках (л/с) составит:

л/с.

Отделение ПАА

Для приготовления раствора полиакриламида предусмотрено применение установки УРП-2М с рабочей емкостью бака-мешалки 1,2 м³, производительностью до 6 кг/ч по чистому продукту [14]. Время полного цикла приготовления раствора ПАА, включая взвешивание, загрузку, размешивание и перекачку раствора в расходный бак, составляет 2 ч, что соответствует требованиям СНиП [3, п.6.30]. Расход раствора ПАА концентрацией 5 г/л (0,5%) составляет(л/с):

л/с.

Одного затворения достаточно для обеспечения работы очистной станции в течении

1200/206 ≈ 6 ч.

Из мешалки раствор ПАА перекачивается в два расходных бака общей емкостью 9 м³ и размерами в плане 3,01,5 м. Объема этих баков достаточно для обеспечения станции раствором ПАА на 9000/206=44 ч (2 суток), что соответствует требованиям СНиП [3, п.6.31].

Расход воздуха, необходимого для перемешивания раствора ПАА в расходных баках при интенсивности подачи 4 л/(см²) составит(л/с):

л/с.

Воздуходувки

Суммарная потребность станции в сжатом воздухе составляет:

248 + 18 = 266 л/с  958 м³/ч.

Приняты три воздуходувки марки ВВН-12Н производительностью 600 м³/ч, из них одна резервная [15].

Хлораторная и склад хлора

Доза хлора для предварительного хлорирования принята равной 3 мг/л, а для обеззараживания после фильтрования – 2 мг/л [3, п.6.18, 6.146]. Часовой расход хлора составит:

10^-3(2062×3 + 1988×2) = 6,2 + 4 = 10,2 кг/ч.

(здесь 2062 и 1988 м³/ч – расходы соответственно первой и второй ступеней очистки – см. раздел 2.1.3).

Принята хлораторная, совмещенная с расходным складом хлора. При суточной потребности 240 кг/сут (10,2×24≈240) хлор поставляется в контейнерах [12]. Емкость склада при сроке хранения 15 суток составит 10,2×24×15×10^-3 = 3,7 т, что не превышает требований СНиП [3, п.6.211] и ПБХ [11].

Предусмотрено две точки ввода хлорной воды: перед смесителем и резервуарами чистой воды (РЧВ). Производительность дозатора для первичного хлорирования составляет 6,2 кг/ч, для обеззараживания – 4 кг/ч.

Устанавливают три хлоратора АХВ-1000 (два рабочих и один резервный) [3, п.6.152] фирмы «Кравт» Россия [16].