Расчет станции улучшения качества воды

    
 
 
 

  Рисунок 2.7 - Схема горизонтального отстойника:

  1 - подача воды; 2 - дырчатые распределительные перегородки; 3 - выпуск      осветленной воды; 4 - приямок;  5 - удаление      осадка. 
 
 
 
 

работы, поэтому его периодически промывают  обратным током воды через 10-12 часов. При движении воды снизу вверх  через слой загрузки, фильтрующий слой расширяется, увеличиваясь в объеме, и перемешивается, в результате происходит промывка зерен загрузки от загрязнений. Промывная воды собирается желобами и отводится в канал или карман, продолжительность промывки 3-8 минут. После промывки фильтр снова включают в работу.

  Расчет  фильтра ведется на два режима работы - при форсированном о нормальном, с учетом выключения отдельных фильтров на промывку и ремонт.

  Определяем  общую площадь фильтров на станции: 

  где  - полезная производительность станции, м³/сут;

  Т_ст - продолжительность работы станции в течении суток, ч;

    - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

    - число промывок одного фильтра;

    - удельный расход воды на одну промывку 1м² фильтра, м³/м²;

    - время простоя фильтра в связи с промывкой, ч. (принимается для фильтров, промываемых водой - 0,33 ч, если воздух с водой - 0,5 ч). 

  Определяем  число фильтров: 
 

  Определяем  площадь одного фильтра: 
 

  Рекомендуется размеры фильтров брать согласно основных типов размеров, которые разработаны проектными организациями.

  Размер  фильтра 5 х 5,5 м.

  После выбора числа фильтров проверяем  скорость фильтрования при форсированном режиме при условии, что один фильтр находится в ремонте или промывке: 

  где  - допустимая скорость фильтрования при  форсированном режиме, м/ч;

  - число фильтров, находящихся в ремонте или промывке (при N < 20,  = l; при N>20, = 2)

    - скорость допустимая.

  В фильтрах площадью до 40 м² предусматривается боковой карман с наружной стороны вдоль длинной стороны стенки для подвода воды на фильтр и сбора грязной воды после промывки.

  Фильтры площадью более 40 м² устраивают с центральным каналом, делящий фильтр на две равные части.

  Состав  фильтрующей двухслойной загрузки подбираем по таблице 2.5:

  h = 1,7 м

  После подбора загрузки и поддерживающих слоев определяется высота фильтра: 

  где - высота поддерживающего и фильтрующего слоев, м;

  - высота слоя воды над фильтрующей  загрузкой (принимается не менее 2 м);

  - дополнительная высота фильтров, при выключении одного или  двух фильтров на промывку;

    - превышение кромки бортов фильтра над поверхностью воды, принимаемое равным 0,5 м. 

  Дополнительная высота фильтров: 

  где    - суммарная площадь фильтров, выключаемых  на промывку,м²;

  W₀ - объем воды, накапливающееся за время простоя промываемого фильтра, м³;

  F₀ - суммарная площадь фильтров, в которых накапливается вода, м². 
 

  Расчет  распределительной системы

  Диаметр центрального коллектора этой системы  определяется по расчетному расходу воды на промывку одного фильтра: 

  где ,л/с

  V_k — скорость движения промывной воды в коллекторе от 0,8 до 1,2 м/с. 

  Длина распределительных боковых ответвлений  с центральным коллектором: 
 

  Количество  распределительных труб в фильтре: 

  где - расстояние между осмии труб ответвлений, принимается равным 0,25 - 0,35 м. 

  Диаметр распределительных боковых ответвлений  определяется по расчетному боковому расходу и скорости равной 1,6-2 м/с: 
 

  Количество  отверстий в одной трубе равно: 

  где  - общее количество отверстий, определяется из условия что площадь их равна 0,25% площади труб, а размер одного отверстия = 10 - 12 мм. Сбор и отвод  загрязненной промывной воды осуществляется желобами полукруглого или пятиугольного сечений. Расстояние между желобами не более 2,2 м. 

  Расход  воды по одному желобу составит: 

  где  — количество желобов. 

  Ширина  желоба: 

  где а - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, 1-1,5;

  К - коэффициент для желоба с треугольным основанием = 2,1; 

  Высота  кромки желоба над фильтрующей поверхностью загрузки: 

  где Н - высота фильтрующего слоя;

    - относительное расширение фильтрующей загрузки = 50%. 

  Расход  воды на промывку всех фильтров в % от полной пропускной способности: 

  где - суммарная площадь всех фильтров;

  t - продолжительность промывки = 5 мин;

    - расчетный полезный расход станции, м³/ч;

    - продолжительность работы фильтра между промывками = 11,67 ч. 
 

  2.8      Расчет резервуара чистой воды 

  На  станциях водоочистки предусматриваются  резервуар чистой воды, (не менее двух) для хранения хозяйственных, технологических запасов воды и запаса регулирования неравномерности работы станции.

  Цель  расчета: определить емкость резервуара и их геометрические размеры

  

   Рисунок 2.6 - Скорый фильтр:

   1 - подводящая труба; 2 - желоба для  отвода промывной воды; 3 -карман; 4 - дырчатые трубы (ответвления)  распределительной системы; 5 - коллектор; 6 - канал для отвода промывной воды; 7 - труба для сброса первого фильтрата и опорожнения фильтрата; 8 - трубы для подачи промывной воды; 9 - труба для отвода промывной воды; 10 - туба для отвода профильтрованной воды; 11 - уровень воды для промывки фильтра. 
 
 

  Суммарная вместимость резервуаров чистой воды составляет 20% полезной производительности: 
 

  Подбор  размеров ведется по типовым проектам. Если форма квадратная, то 
 

  Площадь РЧВ вычисляется при глубине  слоя воды в резервуаре Н_рчв = 3,5 - 4,5 м 

  где   — число резервуаров 
 

  Вывод: принят резервуар емкостью 4540 м³, с размерами а = b = 34м х 34м х 4м 
 

  3. Обеззараживание воды 

  Под обеззараживанием воды понимают процесс  полного удаления патогенных микроорганизмов.

  Заключительным  этапом улучшения качества воды для  хозяйственно питьевых нужд является ее обеззараживание.

  В технологии водоподготовки существуют следующие методы обеззараживания:

• с помощью сильных окислителей (хлор, бром, йод, перекись водорода, соли хлорноватой и хлорноватистой кислот, озон, перманганат калия);
• действие ультрафиолетового излучения; ультразвукового колебания;
• облучение воды рентгеновскими лучами.

  Обеззараживают  воду прошедшую очистку (коагулирование, отстаивание, фильтрование).

  Наибольшее  распространение в качестве обеззараживающих средств получил жидкий хлор, он окисляет вещества, из которых состоит протоплазма бактерий клетки.

  Для качественного хлорирования необходимо хорошее перемешивание и контакт не менее 30 минут.

  Применяют двукратное хлорирование: первичное - хлор вводят перед смесителями; вторичное - хлор вводят в фильтрованную воду перед резервуаром чистой воды. 

  Расчет  хлораторной установки 

  Расчет  сводится к определению суточного  и часового расхода хлора, подбора  хлораторов, установления числа баллонов в работе, суточной потребности в баллонах и расчета расходного склада.

  Цель  работы: ознакомиться с методикой  расчета. По схеме рис. 4.1 определить места ввода хлора и выполнить расчет.

  Суточный  расход хлора на первичное хлорирование равняется: 

  где - расход хлора на первичное хлорирование, доза 3-10 мг/л. 

  На  вторичное хлорирование: 

  где - расход хлора на вторичное хлорирование, доза 2-3 мг/л. 

  Суточный  расход хлора составляет: 
 

  Часовой расход хлора при работе станции 24 часа в сутки составляет: 
 
 
 
 
 

  Зная  часовой расход хлора можно подобрать  хлораторы раздельно на каждое место ввода. Для повышения надежности обеззараживания принимают дополнительно резервные на каждую группу: при числе рабочих два-один резервный; при числе рабочих хлораторов более двух - два резервных. Количество расходных хлораторных баллонов определяется по формуле: 
 

  где  = 0,5 - 0,7 кг/ч - съем хлора с одного баллона. 
 

  Общее число баллонов на станции, которые  подключены в работу 
 

  Для уменьшения количества расходных баллонов в хлораторной можно устанавливать  стальные бочки - испарители. Съем хлора  с 1 м² боковой поверхности бочек = 3 кг/ч, а боковая поверхность бочки составляет 3,625 м².

  Съем  хлора с одной бочки равен: 
 

  Суточная  потребность в баллонах:

  , шт

  где М - вместимость одного баллона, кг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    
 
 
 
 

  Рисунок 2.7 - Технологическая схема очистки воды (высотная схема) с горизонтальным отстойником и фильтрами:

1 - насосная  станция I подъёма; 2 - смеситель; 3 - камера хлопьеобразовання; 4 -  горизонтальный отстойник; 5 - фильтр; 6 - РЧВ, 7 - насосная станция II подёма. 
 

  Литература

1. Горбачёв Е.А. Проектирование очистных сооружений водопровода из поверхностных источников: учебное пособие для вузов / Е.А. Горбачёв - 2-е изд, доп. и перераб. - М. Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004, - 240 с. - (учебники и учебные пособия для студентов вузов).
2. Смагин В. Н. Курсовое и дипломное проектирование по 
   сельскохозяйственному водоснабжению: учебное пособие для 
   студентов вузов. /В. Н. Смагин, К. А. Небольсина, В.М. Беляков. - М.: ВО Агропромиздат, 1990. - 335с: ил. - (учебники и учеб. пособия для высших учеб. заведений).