Расчетная работа № 9. Эксплуатация сооружений водоподготовки.
9.1Данные для выполнения расчетной работы студент принимает в соответствии с вариантом по таблице 9.1.
Таблица 9.1
Показатели качества воды.
Наименование показателей ед. измерения |
Варианты |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Начальн. мутн. , мг/л |
20 |
35 |
50 |
40 |
10 |
55 |
25 |
45 |
15 |
30 |
Конечн. мутн., мг/л |
210 |
240 |
250 |
280 |
290 |
220 |
260 |
300 |
370 |
330 |
Начальн. цветн. град. |
32 |
46 |
58 |
64 |
36 |
50 |
60 |
40 |
54 |
44 |
Конечн. цветн. град. |
78 |
80 |
86 |
72 |
88 |
82 |
90 |
84 |
74 |
76 |
Начальн. щелочн. мг- экв/ л |
2,8 |
3,6 |
3,0 |
3,4 |
3,8 |
2,2 |
3,2 |
3,4 |
2,4 |
2,6 |
Конечн. щел. мг- экв/ л |
1,5 |
2,0 |
2,6 |
1,7 |
|
2,2 |
1,1 |
1,9 |
2,4 |
1,3 |
Концентрац. взвеси в отстян. воде, мг/л |
11 |
9 |
12 |
10 |
10 |
9 |
11 |
10 |
9 |
12 |
9.2 Необходимо определить, как изменится количество осадка, образующегося при коагулировании и отстаивании, если мутность воды увеличится с 50 до 200мг/л, цветность – 64 до 81 градуса, щелочность понизилась с 3 до 1,5 мг-экв/л, а концентрация взвеси в отстоянной воде в том и другом случае составляет 10мг/л.
Пример решения:
Количество образующего в отстойнике осадка зависит от качества исходной воды, эффективности работы отстойника, условий сброса осадка. Так как концентрация взвеси в отстойной воде осталась неизменной, то, приняв, что условия сброса осадка были идентичными, можно считать, что количество образующегося осадка будет определяться концентрацией взвеси в воде, поступающей на отстаивание.
Исходную концентрацию взвеси определяем по формуле:
(9.1)
где К – коэффициент перехода массы коагулянта в массу сухого осадка, образующегося при коагулировании; для очищенного сернокислого алюминия К= 0,55 для хлорного железа – К= 0,7;
М- мутность, мг/л;
Дк – доза коагулянта, мг/л;
Ц – цветность, град;
В – количество нерастворенных веществ, вводимых в воду с известью в процессе подщелачивания, мг/л.
Доза коагулянта определяется в соответствии с п. 6.16 1 .
Поскольку в условии ничего не говориться о характере взвеси в исходной воде, доза коагулянта по таблице 16 1 принимается равной среднему из значений:
для пробы 1: 25-35 мг/л; Дк1 =30мг/л;
для пробы 2: 30-45 мг/л; Дк2 = 37,5мг/л
Доза коагулянта, необходимая для обесцвечивания воды определяется по формуле:
(9.2)
Тогда
Дк1
=
;
Дк2=
4
.
При обработке цветных и мутных вод принимается большая из доз, определенных расчетом, поэтому в первом случае принимается доза: Дк1 = 32мг/л, а во втором случае: Дк2= 37,5мг/л.
Проверяем, требуется ли подщелачивание воды в процессе коагуляции. Для этого необходимо определить дозу подщелачивающих реагентов в соответствии с п.6.15 СНиП
В качестве подщелачивающих реагентов принимается известь с содержанием активной части 70% . Доза извести определяется по формуле:
(9.3)
где Дк – максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта, мг/л
L – эквивалентный вес безводного коагулянта
Щ – минимальная щелочность воды, мг-экв/л
К – коэффициент, равный для извести 28
В первом случае:
Так как величина Дщ оказалась отрицательной, подщелачивание воды в этом случае не требуется.
Во втором случае:
Таким образом, для первого случая:
для второго случая:
( в данном случае принято количество нерастворимых примесей, вводимых с известью, равным 1).
Так как концентрация взвеси в воде, поступающей на отставание, увеличилась почти в три раза, можно утверждать, что и количество образующегося осадка увеличится пропорционально изменению исходной концентрации взвеси, т.е. примерно в три раза.
По результатам контроля, приведенным в таблице 9.2 дать технологическую оценку работы фильтра за два периода.
Таблица 9.2
Показатели процесса фильтрования.
Показатели |
Периоды работы |
варианты |
||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|||
Скорость фильтрации м/ч |
1 |
9 |
8 |
11 |
5 |
6 |
9 |
12 |
6 |
10 |
7 |
|
П |
7 |
11 |
8 |
12 |
5 |
9 |
6 |
10 |
5 |
6 |
||
Продолжительность фильтроцикла, т |
1 |
24 |
16 |
24 |
16 |
24 |
8 |
24 |
16 |
24 |
8 |
|
П |
16 |
8 |
16 |
8 |
16 |
24 |
16 |
24 |
8 |
16 |
||
Продолжительность промывки,мин. |
1 |
6 |
12 |
16 |
20 |
10 |
8 |
14 |
18 |
8 |
10 |
|
П |
10 |
10 |
20 |
12 |
18 |
14 |
16 |
16 |
18 |
8 |
||
Расход воды на одну промывку, м3 |
1 |
400 |
470 |
580 |
460 |
500 |
510 |
530 |
450 |
520 |
480 |
|
П |
600 |
530 |
470 |
580 |
510 |
450 |
590 |
490 |
570 |
550 |
||
Мутность перед фильтр., мг/л |
1 |
14 |
11 |
7 |
9 |
7 |
8 |
13 |
10 |
6 |
12 |
|
П |
12 |
8 |
12 |
7 |
11 |
6 |
10 |
14 |
9 |
13 |
||
Мутность фильтр мг/л |
1 |
0,9 |
2,0 |
1,7 |
1,3 |
1,1 |
2,5 |
1,5 |
0,7 |
2,3 |
2,1 |
|
П |
2,1 |
1,6 |
0,6 |
1,3 |
0,8 |
1,8 |
1,0 |
2,0 |
1,2 |
1,4 |
||
Цветность перед фильтром, град. |
1 |
18 |
17 |
13 |
15 |
11 |
12 |
19 |
16 |
14 |
20 |
|
П |
17 |
10 |
13 |
9 |
14 |
12 |
10 |
15 |
11 |
16 |
||
Цветность фильтр, град. |
1 |
13 |
6 |
9 |
3 |
8 |
11 |
7 |
4 |
10 |
5 |
|
П |
14 |
7 |
6 |
10 |
9 |
2 |
5 |
8 |
4 |
3 |
||
Фитопланктон перед фильтром, мл |
1 |
56 |
44 |
47 |
35 |
37 |
39 |
29 |
49 |
31 |
33 |
|
П |
270 |
91 |
180 |
72 |
41 |
120 |
84 |
54 |
33 |
65 |
||
Фитопланктон фильтр |
1 |
4 |
36 |
30 |
10 |
20 |
14 |
6 |
28 |
12 |
8 |
|
П |
88 |
18 |
32 |
24 |
34 |
36 |
16 |
38 |
22 |
40 |
||
Число видимых микроорганизм. перед фильтр. |
1 |
4 |
14 |
12 |
нет |
16 |
2 |
10 |
8 |
нет |
6 |
|
П |
10 |
5 |
4 |
2 |
8 |
1 |
7 |
3 |
7 |
|
||
Число видимых микроорганизм. в фильтре |
1 |
нет |
1 |
нет |
нет |
6 |
5 |
2 |
4 |
нет |
3 |
|
П |
2 |
нет |
1 |
2 |
нет |
3 |
нет |
4 |
нет |
нет |
||
Пример решения:
Прежде всего, отмечаем отличая качества воды, на фильтр в эти периоды. В соответствии с п. 6.65 СПиН отстоянная вода должна иметь концентрацию взвешенных веществ, не превышающую 8 – 12 мг/л. Эти условия и в 1 и во 2 периодах соблюдаются, однако концентрация взвеси во 2 период увеличилась почти в 10 раз, по сравнению с 1 периодом.
Цветность в оба периода была достаточно низкой и удовлетворяла нормам ГОСТ 2874-82.
2 период характеризуется резким ухудшением качества воды по гидробиологическим показателям. Концентрация фитопланктона возросла более, чем в 10 раз.
Такое резкое изменение качества исходной воды сказалось на работе фильтра. Во второй период упала скорость фильтрования, сократилась продолжительность фильтроцикла. Основной причиной этого, несомненно явилось резкое увеличение в воде фитопланктона. Водоросли, забивая поры фильтра быстро приводят к увеличению потерь напораи необходимости отключения фильтра на промывку. Следствием изменения качества воды явилось также увеличение продолжительности промывки и расхода промывной воды.
Таким образом, в 1 период работа фильтра по всем показателям была хорошей. Во 2 период качество фильтрата не соответствовало установленным нормам для питьевой воды (например, мутность фильтрата превышает норму – 1,5 мг/л). Можно ожидать некоторого снижения мутности воды и концентраций в ней фитопланктона в результате последующего обеззараживания, однако, гарантировать обеспечения требуемого качества воды при такой работе фильтра нельзя. Следовательно, необходимы дополнительные мероприятия по борьбе с фитопланктоном.
По результатам гидробиологического анализа, приведенным в таблице 9.3, оценить эффективность работы отдельных сооружений по удалению из воды фитопланктона.
Пример решения:
Эффективность Э% удаления фитопланктона на отдельных этапах очистки может быть посчитана по формуле:
(9.4)
Таблица 9.3
Наличие клеток фитопланктона в 1 мл воды
Вид пробы |
вариант |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Вода источника |
920 |
770 |
870 |
730 |
850 |
730 |
830 |
680 |
810 |
790 |
После предварит. хлорирования |
220 |
170 |
210 |
160 |
200 |
150 |
240 |
140 |
230 |
180 |
После микрофильтров |
73 |
81 |
75 |
83 |
77 |
85 |
65 |
79 |
68 |
71 |
После коагулирования и отстаиван. |
25 |
33 |
27 |
35 |
29 |
37 |
21 |
31 |
39 |
23 |
После фильтрования |
17 |
15 |
12 |
14 |
11 |
19 |
16 |
10 |
13 |
18 |
После вторичного хлорирования |
8 |
7 |
9 |
6 |
8 |
5 |
9 |
6 |
7 |
9 |
где С1 и С2 – концентрация клеток фитопланктона соответственно в ступающей на сооружения воде и в воде обработанной.
Одновременно можно оценить долю участия Д% каждого из сооружений в общем снижении концентрации фитопланктона по формуле:
(9.5)
где ∆С – снижение фитопланктона в сооружении;
С исх. – концентрация фитопланктона в воде источника.
Результаты расчетов для каждой стадии обработки воды сводятся в таблицу 9.4
Таблица 9.4
Показатель |
Предварительное хлорирование |
микрофильтры |
Коагулирование и отстаивание |
фильтрование |
Вторичное хлорирование |
Э% |
87,5 |
45,3 |
58,6 |
55,2 |
31 |
Д% |
87,5 |
5,9 |
4,2 |
1,6 |
0,3 |
Выводы:
Большая часть фитопланктона (87,5%) задерживается на стадии предварительного хлорирования. В совокупности с микрофильтрацией предварительная обработка позволяет задержать 985-70=915 кл/мл, или 92,9% всего поступающего на стадию водоочистки фитопланктона. Это значительно облегчает работу остальных сооружений. Доля участия каждого из последующих сооружений в общем изъятии фитопланктона постепенно уменьшается.
В целом очистные сооружения обеспечивают гибель:
%
фитопланктона и очищенная вода содержит 9 кл/мл.