Проектирование станции контактного осветления г. Москвы

Федеральное агентство по образованию Государственное учреждение высшего образования Кузбасский государственный технический университет Кафедра строительных конструкций Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту

«Проектирование станции контактного осветления г. Москвы»

выполнил: Курбангельдиев Т.М.

студент гр. ВВ-021

проверил: Сницкая Г. С.

Кемерово 2006

• Введение
• Определение производительности очистной станции
• Определение доз реагентов
• Хранение реагентов
• Дозирование реагентов
• Вихревой смеситель
• Барабанные сетки
• Контактный осветлитель
• Обеззараживание воды
• Хлорирование воды
• Фторирование воды
• Расчет водонапорной башни для промывки контактных осветлителей
• Список литературы

Водоснабжение является одной из важнейших отраслей техники, направленной на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства. Снабжение населения кондиционной водой в достаточном количестве имеет важное социальное и санитарно-гигиеническое значение, предохраняет людей от эпидемических заболеваний, распространяемых через воду. Качество воды должно отвечать требованиям ГОСТ Р 51 232−98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества».

В настоящем курсовом проекте произведен расчет станции очистки воды из поверхностного источника населенного пункта. Расчет включает в себя:

1. Определение производительности очистной станции

2. Определение доз реагентов

3. Определение емкости растворных и расходных баков

4. Расчет вихревого смесителя

5. Расчет барабанных сеток

6. Расчет контактного осветлителя

7. Расчет обеззараживания (хлорирование и фторирование воды)

Графическая часть курсового проекта включает чертеж генерального плана площадки очистных сооружений, планы первого и второго этажей здания водоочистной станции и их разрезы, технологическую схему очистки.

Определение производительности очистной станции

Полный расход воды, поступающей на станцию, надлежит определять с учетом расхода воды на собственные нужды станции:

;

— полезная производительность очистной станции, м³/сут;

— коэффициент, учитывающий расходы воды на собственные нужды станции.

м³/сут=2083м³/ч=0,579 м³/с;

Определение доз реагентов

В качестве коагулянта в данном курсовом проекте принят товарный очищенный сернокислый алюминий;

Дозу коагулянта для обработки цветных вод определяю по формуле:

;

— цветность обрабатываемой воды, град

мг/л;

Примечание. При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимается большая из доз коагулянта, определенных по табл. 16 и формуле (6). [1]

Дозу подщелачивающего реагента определяю по формуле:

;

— доза коагулянта, мг/л;

— коэффициент равный для извести (по СаО-28);

— эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг/мг-экв, принимаемая для ;

— минимальная щелочность воды (карбонатная жесткость), мг-экв/л

мг/л;

Потребность в подщелачивании отсутствует.

Дозу флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов) следует принимать:

а) полиакриламида (ПАА) по безводному продукту:

при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 0,2—0,6 мг/л;

б) активной кремнекислоты (по SiO₂):

при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 1—3 мг/л.

Хранение реагентов

очистка вода реагент смеситель

Применяю сухой способ хранения.

Склады реагентов.

Сухое хранение предусматривают в закрытых складах. Склады обычно совмещают с отделениями для приготовления и растворения растворов. Рассчитываю хранение складов на 30 суточный запас реагента.

Площадь склада определяю по формуле:

Q — производительность очистной станции, ;

— доза реагента по максимальной потребности, ;

T — продолжительность хранение реагента, сут;

— коэффициент, учитывающий площади проходов на складе, равный 1,15;

p — содержание активного безводного продукта в реагенте, % (содержание активной части в очищенном, сернокислом алюминии 40%);

— насыпная плотность реагента, (для сернокислого алюминия составляет 1,1−1,3);

— допустимая высота реагента на складе, принимается равной двум метрам.

;

Принимаю склад с размером в плане 6*10 метров.

Определение емкости растворных и расходных баков.

При сухом хранении коагулянта, приготовление раствора осуществляют в растворных баках. Емкость растворных баков определяют по формуле:

— производительность очистной станции, ;

— время, на которое приготавливают раствор, (12ч при =50 000);

— доза коагулянта, ;

— концентрация коагулянта, % (до 20% для очищенного);

— объемный вес раствора коагулянта, равный 1;

Принимаю 3 бака по 1,11 каждый.

Квадратные в плане, со стороной квадрата 1,1 м. Высоту бака принимаю 1,2 м.

Высота слоя раствора составит 92 см.

Растворные баки в нижней части следует проектировать с наклонными стенками под углом 15 для очищенного коагулянта. Для опорожнения баков и сброса осадка следует предусматривать трубопроводы диаметром не менее 150 мм. [1]

Из расходных баков раствор коагулянта перекачивают в расходные баки, где разбавляют водой до требуемой концентрации.

Емкость расходного бака определяю по формуле:

— концентрация раствора коагулянта в расходном баке, % (до 12%);

Принимаю 2 бака по 2,78 каждый.

Квадратные в плане, со стороной квадрата 1,5 м. Высоту бака принимаю 1,5 м.

Высота слоя раствора составит 124 см.

Расчет воздуходувок.

Для растворения коагулянта и перемешивания его в баках надлежит предусматривать подачу сжатого воздуха с интенсивностью:

8—10 л/(см²) — для растворения;

3—5 л/(см²) — для перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках. [1]

— интенсивность подачи сжатого воздуха, л/(см²);

— площадь одного бака, ;

— число баков, шт.

а) для растворных:

б) для расходных:

Суммарный расход воздуха составит:

Воздуходувки принимаются 1 рабочая и 1 резервная: ТВ-42−1,4 Q=2500

Согласно ГОСТ 3262–75, диаметр воздуховодов принимается равным 80 мм.

Дозирование реагентов

Дозирование реагентов в обрабатываемую воду осуществляют насосами-дозаторами.

Подачу насоса для дозирования коагулянта определяю по формуле:

;

— производительность очистной станции, м³/ч;

— доза коагулянта, ;

— концентрация раствора коагулянта в расходном баке, %;

— объемный вес раствора коагулянта, т/м³

м³/ч;

Принимаю насосы-дозаторы НД 100/10, 1 рабочий и 1 резервный.

Вихревой смеситель

По скорости входа воды в смеситель и расходу на одно отделение определяю диаметр подающей трубы:

;

— расход воды на одно отделение, м³/с;

— скорость входа воды в смеситель, принимаемая 1,2−1,5 м/с

;

Принимаю диаметр подающей трубы равный 500 мм, проверяю скорость входа воды в смеситель:

;

Сторону квадрата нижнего сечения определяю по формуле:

;

— наружный диаметр подающей трубы, м

;

Сторону квадрата верхнего сечения определяю по формуле:

;

— скорость восходящего потока в верхней части смесителя, м/с, (0,03−0,04)

;

Определяю высоту нижней части смесителя по формуле:

;

— угол между наклонными стенками нижней части смесителя

;

Общую высоту смесителя определяю по формуле:

;

— высота верхней части смесителя, м; (1−1,5)

— строительная высота, м

;

Площадь поперечного сечения сборного лотка определяю по формуле:

;

— скорость движения воды в лотке, м/с, принимаемая равной 0,6 м/с;

;

Ширину лотка определяю по формуле:

;

— глубина потока в лотке, равная 0,5 м

;

Дно лотка выполняется с уклоном

Общую площадь затопленных отверстий, через которые в лоток поступает вода, определяю по формуле:

;

V-скорость воды в отверстиях, принимаемая равной 1 м/с

;

Число отверстий определяю по формуле:

;

— площадь одного отверстия, м²

;

— диаметр одного отверстия, м², (0,05−0,08)

;

;

Шаг отверстий определяю по формуле:

;

;

Диаметр обводного трубопровода определяю по формуле:

;

— расход воды, м³/с;

— скорость в обводном трубопроводе принимаемая 1,0 м/с

;

Принимаю диаметр обводного трубопровода равный 900 мм, проверяю скорость в обводном трубопроводе:

;

Диаметр отводного трубопровода определяю по формуле:

;

— расход воды на одно отделение, м³/с;

— скорость в отводном трубопроводе, принимаемая 1,0 м/с

;

Принимаю диаметр отводного трубопровода равный 600 мм, проверяю скорость в отводном трубопроводе:

;

Барабанные сетки

На станциях контактного осветления воды надлежит предусматривать сетчатые барабанные фильтры.

Примечания: 1. Сетчатые барабанные фильтры надлежит располагать над входной камерой; установка их в отельно стоящем здании допускается при обосновании. [1]

Сетчатые барабанные фильтры следует применять для удаления из воды крупных плавающих и взвешенных примесей (барабанные сетки) и для удаления указанных примесей и планктона (микрофильтры).

Сетчатые барабанные фильтры надлежит устанавливать до подачи в воду реагентов.

Установку сетчатых барабанных фильтров следует предусматривать в камерах.

Промывка сетчатых барабанных фильтров должна осуществляться водой, прошедшей через них.

Расходы воды на собственные нужды следует принимать: для барабанных сеток — 0,5%. Количество резервных сетчатых барабанных фильтров надлежит принимать:

1 — при количестве рабочих агрегатов 1—5; [1]

;

— коэффициент, учитывающий расход на собственные нужды для барабанных сеток;

— производительность очистной станции, м³/сут;

;

Принимаю барабанные сетки в количестве 4 штук с производительностью 80 «БС» производства Воронежского завода Водомашоборудывания МЖКХ РФ диаметром 1,5 м, количеством секций 4 шт. Число фильтров 4, в т. ч. 1 резервный.

Диаметр подводных и отводных трубопроводов рассчитываю по формуле:

;

;

Принимаю диаметр трубопроводов 350 мм.

Контактный осветлитель

Контактные осветлители являются своеобразной разновидностью скорых фильтров, работающих на принципе фильтрования воды с добавленным коагулянтом через слой зернистой загрузки снизу вверх, т. е. в направлении убывания крупности зерен в слое.

Общая толщина поддерживающих гравийных слоев и их гранулометрический состав применяются такие же, как и в обычных скорых фильтрах.

Контактные осветлители при промывке водой предусмотрены без поддерживающих слоев.

Загрузку контактных осветлителей принята:

Крупность зерен гравия и песка, мм: 1,2−2мм;

Высота гравийных и песчаных слоев, м, для осветлителя: 1−1,2 м;

Скорость фильтрования в контактных осветлителях принята: 5м/ч 6.130.

Допускается предусматривать работу контактных осветлителей с переменной, убывающей к концу цикла скоростью фильтрования при условии, чтобы средняя скорость равнялась расчетной.

Для промывки используется очищенная вода. Допускается использование неочищенной воды при условиях: мутности ее не более 10 мг/л, коли-индекса — 1000 ед/л, предварительной обработки воды на барабанных сетках (или микрофильтрах) и обеззараживания. При использовании очищенной воды должен быть предусмотрен разрыв струи перед подачей воды в емкость для хранения промывной воды. Непосредственная подача воды на промывку из трубопроводов и резервуаров фильтрованной воды не допускается.

В контактных осветлителях без поддерживающих слоев предусматривается распределительная система с приваренными вдоль дырчатых труб боковыми шторками, между которыми привариваются поперечные перегородки, разделяющие подтрубное пространство на ячейки. Отверстия в дырчатых трубах следует располагать в два ряда в шахматном порядке, они должны быть направлены вниз под углом 30° к вертикальной оси трубы. Диаметр отверстий — 10—12 мм, расстояние между осями в ряду — 150—200 мм.

Примечания: Скорость движения воды на входе в трубы ответвлений при промывке надлежит принимать 1,4—1,8 м/с. [1]

Общую площадь фильтров определяю по формуле:

;

— продолжительность работы станции в течение суток, ч; (24ч)

— расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч; (5 м/ч)

— число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме работы, шт.; (3шт.)

— интенсивность помывки фильтра,, принимаемая по табл. 23 (1); (15)

— продолжительность промывки, ч, принимаемая по табл. 23 (1); (0,13ч)

— время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров промываемых водой-0,33 ч, водой с воздухом-0,5 ч;

— продолжительность сброса первого фильтрата, принимают равной 0,2ч;

;

Количество контактных осветлителей определяю по формуле:

При этом должно обеспечиваться соотношение:

— число фильтров, находящихся в ремонте

м/ч

Площадь одного контактного осветлителя определяю по формуле:

Принимаю контактный осветлитель стандартных размеров 6×5, площадью 30 м²

Трубчатую распределительную (дренажную) систему, предназначенную для сбора фильтрата и подачи промывной воды, рассчитываю по промывному расходу:

;

— промывной расход, л/с;

— площадь фильтра, м²

л/с;

Диаметр коллектора распределительной системы определяю по формуле:

;

— промывной расход, м³/с;

— скорость движения в коллекторе, равная 0,8−1,2 м/с

;

Принимаю диаметр коллектора распределительной системы равным 700 мм, проверяю скорость движения в коллекторе:

м/с;

Количество ответвлений дренажной системы определяю по формуле:

;

— ширина фильтра (длина стороны фильтра в направлении оси коллектора или центрального канала), м;

— расстояние между осями ответвлений, равное 0,3−0,32 м

;

Диаметр ответвлений определяю по формуле:

;

— промывной расход, м³/с;

— скорость движения воды в ответвлении, равная 1,6−2 м/с

;

Принимаю диаметр ответвлений равным 100 мм, проверяю скорость движения воды в ответвлении:

м/с;

Потери напора в дренажной системе определяю по формуле:

;

— потери напора в дренажной системе, м;

— скорость движения воды в коллекторе, м/с;

— скорость движения воды в ответвлении, м/с;

— коэффициент гидравлического сопротивления, принимаемый согласно п. 6.86 (1)

;

;

;

;

;

Для сбора и отведения промывной воды следует предусматривать желоба полукруглого или пятиугольного сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м. Ширину желоба В_жел надлежит определять по формуле:

;

где q_жел — расход воды по желобу, м³/с;

а_жел — отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое от 1 до 1,5;

К_жел — коэффициент, принимаемый равным: для желобов с полукруглым лотком — 2, для пятиугольных желобов — 2,1.

Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны.

Лотки желобов должны иметь уклон 0,01 к сборному каналу.

;

В фильтрах со сборным каналом расстояние от дна желоба до дна канала Н_кан следует определять по формуле:

;

где q_кан — расходы вод по каналу, м³/с;

В_кан — ширина канала, м, принимаемая не менее 0,7 м.

Примечание. Уровень воды в канале с учетом подпора, создаваемого трубопроводом, отводящим промывную воду, должен быть на 0,2 м ниже дна желоба.

;

Полную высоту желоба определяю по формуле:

;

;

Расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки определяю по формуле:

— высота фильтрующей загрузки, м;

— относительное расширение фильтрующей загрузки, %, принимаемое по табл. 23 [1]

;

Трубопровод, отводящий осветленную воду из осветлителя, должен быть на 100 мм выше уровня воды в сборном кармане при промывке.

Полную высоту осветлителя определяют по формуле:

;

— полная высота контактного осветлителя, м;

— расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки, м;

— превышение строительной высоты осветлителя над уровнем воды /не менее 0,5 м/.

;

Для опорожнения контактного осветлителя в нижней его части предусматривают трубопровод с запорным устройством, обеспечивающим скорость нисходящего потока воды не более 0,2 м/ч — без поддерживающих слоев.

Насос для подачи промывкой воды в бак при промывке осветлителей очищенной водой должен обеспечивать его наполнение за время не больше, чем интервалы между промывками осветлителей при форсированном режиме.

Промывку контактных осветлителей осуществляю чистой водой из ВБ, вода в которую подается с помощью промывных насосов из РЧВ. Принимаю 1 рабочий и 1 резервный насос Д2000/21. Скорость движения воды в трубопроводах, подающих и отводящих промывную воду принимаю 1,5−2 м/с. Для удаления воздуха из дренажной системы контактного осветлителя, на коллекторе предусматривают воздушник диаметром 75 мм, для опорожнения контактного осветлителя — спускные трубы диаметром 200 мм.

Обеззараживание воды. Хлорирование воды

Введение

хлорсодержащих реагентов для обеззараживания воды следует предусматривать в трубопроводы перед резервуарами чистой воды.

Хлорное хозяйство обеспечивает прием, хранение, испарение жидкого хлора, дозирование газообразного хлора с получением хлорной воды. [1]

Расход хлора для предварительного хлорирования определяю по формуле:

— доза хлора, мг/л;

— производительность очистной станции, м³/ч;

кг/ч

Расход хлора для обеззараживания определяю по формуле:

— доза хлора, мг/л;

— производительность очистной станции, м³/ч;

кг/ч

Общий расход хлора определяю по формуле:

кг/ч

Принимаю хлоратор ЛК-12 производительностью 1,8−28 кг/ч. Диаметр патрубка, подводящего воду к эжектору- 100 мм, расход воды 30, высота-350 мм, ширина-760 мм, глубина-280 мм. Предусматриваю 1 рабочий и 1 резервный хлоратор.

Принимаю в качестве тары для хлора бочки-контейнеры.

Потребное количество хлора (из расчета 30-суточного запаса) определяю по формуле:

— расход хлора, кг/ч

Потребное количество бочек (из расчета 30-суточного запаса) определяю по формуле:

— масса сжиженного хлора в баллоне или бочке, кг

Принимаю потребное количество бочек равное 20

Технические характеристики стальной тары для сжиженного хлора:

Вместимость — 800л. Масса сжиженного хлора — 1000 кг.

Схема оборудования хлораторной представлена на рисунке.

1-баллон; 2-испаритель; 3-промежуточный баллон (грязевик); 4-вакуумный хлоратор; 5-манометр; 6-эжектор; х. г-трубопровод с хлор-газом; ж. х-трубопровод с жидким хлором; втрубопровод с водой; х. втрубопровод с хлорной водой.

Фторирование воды

В качестве реагентов для фторирования применяю фтористый натрий. Дозу реагента определяю по формуле:

— коэффициент, зависящий от места ввода реагента воду, принимаемый при вводе в чистую воду-1, при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке воды-1,1

— необходимое содержание фтора в обрабатываемой воде в зависимости от климатического района расположения населенного пункта, устанавливаемое органами санитарно-эпидемиологической службы в пределах 0,7−1,5 г/м³;

— содержание фтора в исходной воде, г/м³;

— содержание фтора в чистом реагенте, %, принимаемое для для натрия фтористого-45;

— содержание чистого реагента в товарном продукте, %, принимаемое для натрия фтористого 95 (первого сорта)

г/м³

Принимаю хранение в стальных бочках. Количество реагента на принятый срок хранения определяю по формуле:

— доза фторсодержащего реагента, г/м³;

— расход обрабатываемой воды, м³/сут;

— продолжительность хранения реагента, сут

Применяю технологическую схему приготовлением насыщенного раствора реагента в расходных баках. Объем расходного бака определяю по формуле:

— расход обрабатываемой воды, м³/ч;

— время, на которое приготавливают раствор (10−12 ч);

— доза фторсодержащего реагента, г/м³;

— концентрация раствора реагента, %;

— плотность раствора реагента, принимаемая равной 1 т/м³

Принимаю количество баков равным 2, объемом 0,88 м³ каждый.

Квадратные в плане, со стороной 1 м и высотой 1 м. Высота слоя раствора 88 см.

Фторсодержащие реагенты следует хранить на складе в заводской таре.

Помещение фтораторной установки и склада фторсодержащих реагентов должно быть изолировано от других производственных помещений.

Места возможного выделения пыли должны быть оборудованы местными отсосами воздуха, а растаривание фтористого натрия должно производиться под защитой шкафного укрытия.

При применении фторсодержащих реагентов, учитывая их токсичность, необходимо предусматривать общие и индивидуальные мероприятия по защите обслуживающего персонала. [1]

Расчет водонапорной башни для промывки контактных осветлителей

Для промывки следует использовать очищенную воду. При использовании очищенной воды должен быть предусмотрен разрыв струи перед подачей воды в емкость для хранения промывной воды. Непосредственная подача воды на промывку из трубопроводов и резервуаров фильтрованной воды не допускается.

Продолжительность сброса первого фильтрата при промывке водой, мин:

очищенной — 5—10;

неочищенной — 10—15.

В контактных осветлителях без поддерживающих слоев должна предусматриваться распределительная система с приваренными вдоль дырчатых труб боковыми шторками, между которыми привариваются поперечные перегородки, разделяющие подтрубное пространство на ячейки. Отверстия в дырчатых трубах следует располагать в два ряда в шахматном порядке, они должны быть направлены вниз под углом 30° к вертикальной оси трубы. Диаметр отверстий — 10—12 мм, расстояние между осями в ряду — 150—200 мм.

Расчет водонапорной башни сводится к определению высотной отметки воды, объема и конструктивных размеров сооружения.

Согласно требованиям напор на промывку контактных осветлителей требуется 12−15 метров. Уровень воды в контактном осветлителе составляет 74,17 м, т. е. в ВБ он составит 103,56 м.

Объем ВБ рассчитывается на 6 минутное пребывание в ней воды, используемой для промывки контактных осветлителей.

Принимаю ВБ круглую в плане с полезным радиусом 3 м и высотой слоя воды 5,75 метра.

Высота сооружения составит 34 метра над уровнем земли.

1. Строительные нормы и правила: СНиП 2.04.02−84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения."-Введ.01.01.85.М.: Стройиздат, 1985.-136с.

2. Журба М. Г., Соколов Л. И., Говорова Ж. М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: издание второе, дополненное и переработанное. Учебное.пособиеМ.:Издательство АСВ, 2004.-256с.

3. Шевелев Ф. Г, Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ, пособие. — 6-е изд., доп. и перераб. — М.: Стройиздат, 1984 — 116 с.

4. Оборудование водопроводно-канализационных сооружений. /Под ред. А. С. Москвитина.- М.: Стройиздат, 1979. — 430 с, ил." -(Справочник монтажника).