Станция подготовки питьевой воды города Реж

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО «Уральский Федеральный университет»

Имени первого президента России Б. Н. Ельцин Станция подготовки питьевой воды города Реж КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Пояснительная записка Екатеринбург 2011

СОДЕРЖАНИЕ ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА АННОТАЦИЯ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ И СООРУЖЕНИЙ

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СТАНЦИИ И РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ

3. РАСЧЕТ РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА СТАНЦИИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

3.1 Узел приготовления и дозирования раствора коагулянта

3.2 Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта

3.3 Узел приготовления и дозирования подщелачивающего раствора

3.4 Узел приготовления хлорной воды

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И ПОДБОР НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1 Расчет контактной камеры

4.2 Расчет вихревых смесителей

4.3 Расчет горизонтальных отстойников

4.4 Расчет камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка

4.5 Расчет скорых фильтров

5. ОБРАБОТКА ПРОМЫВНЫХ ВОД ФИЛЬТРОВ И ОСАДКА НА СТАНЦИИ

6. РАСЧЕТ ПЕСКОВОГО ХОЗЯЙСТВА

7. ГИДВАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

8. САНИТАРНАЯ ОХРАНА СТАНЦИИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

9. КОМПОНОВКА СООРУЖЕНИЙ СТАНЦИИ И ИХ РАСПОЛОЖЕНИЕ НА ПЛОЩАДКЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК станция вода флокулянт отстойник

Задание на выполнение курсового проекта

«Станция подготовки питьевой воды города Реж»

Студентка группы: С-47 082 Хасанова Р.Р.

Руководитель проектирования: Ничкова И.И.

Исходные данные для проекта:

Потребитель воды — город Реж;

Расход воды потребителем -85 240 м3/сут;

Источник водоснабжения — река;

Географический район расположения потребителя воды — Средний Урал;

Основные показатели качества воды в источнике водоснабжения:

Остальные показатели качества воды соответствуют СанПиН 2.1.4.1074−01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества»

Состав курсового проекта:

1.Расчетно-пояснительная записка

2.Графическая часть, включающая в себя высотно-технологическую схему обработки воды, план и разрезы основного здания станции, генплан станции.

Руководитель______________

Дата выдачи задания: 10.02.2011 г.

АННОТАЦИЯ Запроектирована станция подготовки питьевой воды из поверхностного источника для питьевого водоснабжения города Реж полной производительностью 94 613 м3/сут. С двухступенчатой очисткой воды на горизонтальных отстойниках и скорых фильтрах с применением реагентов — коагулянта Al2(SO4)3,флокулянта ПАА, подщелачивающего реагента Ca (OH)2 и обеззараживание хлором. Курсовой проект включает пояснительную записку объемом 37 страниц, которая содержит 3 рисунка, 1 таблицу, 2 приложения и графическую часть из трех чертежей формата А1.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА Целью курсового проекта является проектирование станции подготовки питьевой воды для города Реж производительностью 85 240 м3/сут. Для этого необходимо решить следующие задачи:

— проанализировать показатели качества исходной воды;

— составить наиболее рациональную схему очистки природной воды из поверхностного источника, при которой основные показатели (мутность, цветность, запах, вкус, щелочность, перманганатная окисляемость, растворенное железо, фтор и общее микробное число) отвечали требованиям СанПиН;

— исходя из показателей речной воды, требуется подобрать реагенты и рассчитать их дозы так, чтобы обеспечить необходимую степень очистки;

— предусмотреть хранение запаса реагентов на срок работы станции не менее 30 суток;

— выбрать и рассчитать основные сооружения комплекса подготовки питьевой воды, а так же предусмотреть подачу, отвод и очистку промывных вод;

— составить высотную схему сооружений;

— произвести гидравлический расчет трубопроводов;

— начертить план и разрезы основного здания;

— разместить сооружения на генплане.

1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПОДГОТОВКИ ВОДЫ И СООРУЖЕНИЙ

Метод обработки воды, состав и расчетные параметры сооружений водоподготовки и расчетные дозы реагентов надлежит устанавливать в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, требований потребителя, производительности станции.

Требования к качеству воды, подаваемой для питьевых нужд населения, установлены СанПиН 2.1.4.1074−01 «Вода питьевая». В соответствии с ним качество заданной воды не удовлетворяет требованиям по: мутности, цветности, запаху, окисляемости перманганатной, растворенному железу, фтору и общему микробному числу (ОМЧ).

Для доведения вышеперечисленных показателей до нормативных принята схема двухступенчатого осветления воды с горизонтальными отстойниками и скорыми фильтрами.

Подготовка питьевой воды состоит из следующих этапов:

— Предварительное хлорирование — вода от потребителя подается в контактные камеры, где происходит контакт с Хлором. Применяют для обеззараживания воды, в случае больших значений показателя ОМЧ, а так же для окисления железа.

— Коагулирование — вода от контактных камер поступает в смеситель, где происходит ее смешение с коагулянтом и подщелачивающим раствором. Для интенсификации процесса коагуляции, из-за низкой щелочности природной воды, применяется подщелачивание.

— Осветление — состоит из двух ступеней. Первая ступень: из смесителя вода поступает в горизонтальный отстойник со встроенными камерами хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка.

Вторая ступень: из горизонтального отстойника вода поступает на скорые фильтры. На данном этапе снижается мутность (до 1,5 мг/л) и цветность воды, обусловленная коллоидными примесями.

— Вторичное хлорирование — хлорная вода вводится непосредственно в трубопровод между фильтрами и резервуаром чистой воды, для окончательного обеззараживания.

— Фторирование в данной схеме не применяется; предполагается использование населением фторсодержащих паст для предотвращения заболевания кариесом.

Осадок из отстойников, а также вода после промывки фильтров направляется на иловые площадки, расположенные за территорией станции водоподготовки.

На станции принята обработка промывных вод по оборотной схеме. Так же на станции запроектирован обводной трубопровод.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ СТАНЦИИ И РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ

Расчетная производительность станции определена из следующих условий:

На станции принято повторное использование промывных вод фильтров, поэтому ориентировочно расход воды на собственные нужды станции принят равным 3% от расхода потребителем;

На время восстановления противопожарного запаса в резервуарах чистой воды до 70% снижается подача воды потребителю, поэтому дополнительный расход на восполнение противопожарного запаса не учитывается.

Полную производительность комплекса подготовки хозяйственно-питьевой воды в определяют по формуле:

Расчетный часовой расход обрабатываемой воды находим по формуле:

Расчетный секундный расход определяем по формуле:

3. РАСЧЕТ РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА СТАНЦИИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Реагентные методы получили особенно большое распространение при улучшении качества воды. Расчет включает подбор необходимых реагентов, определение их доз и расходов, выбор методов хранения и приготовления их растворов, расчет и подбор необходимого оборудования для хранения, приготовления, транспортировки и дозирования реагентов.

Необходимые реагенты выбирают в зависимости от качественных показателей воды и способа ее обработки.

3.1 Узел приготовления и дозирования раствора коагулянта

В качестве коагулянта принят неочищенный Al2(SO4)3 сорта А.

Требуемая доза коагулянта составит:

Для зимы: по мутности ДМ К = 25 мг/л;

по цветности .

К расчету принимаем большую из доз — ДК=25 мг/л.

Для весны: по мутности ДМ К= 56 мг/л;

по цветности .

К расчету принимаем большую из доз — ДК=56 мг/л.

Для лета: по мутности ДМ К = 49 мг/л;

по цветности .

К расчету принимаем большую из доз — ДК=49 мг/л.

Узел приготовления раствора коагулянта рассчитываем на максимальную дозу реагента Д К = 56 мг/л.

Суточный расход товарного коагулянта составит:

где Qсут — суточный расход обрабатываемой воды ;

Ск — расход чистого безводного реагента в товарном продукте, % (Ск=32)

Коагулянт привозят на станцию автосамосвалами (10т) и выгружают непосредственно в растворные баки, где приготовляется концентрированный раствор крепостью 15%. Этот раствор поступает в резервуары-хранилища концентрированного раствора, а оттуда — в расходные баки, где разбавляется водой до 5%-ной концентрации.

Принимаем 3 растворных бака, 3 резервуара-хранилища концентрированного раствора и 3 расходных бака.

Полезная емкость одного растворного бака (из условия растворения в нем содержимого одного самосвала):

Строительные размеры бака в плане, (без пирамидального днища): 3×2 м, высота 1,5 м (высота слоя раствора 0,92 м).

Ёмкость 3 резервуаров-хранилищ концентрированного раствора коагулянта равна:

Одного — 264 м³. Строительные размеры в плане одного хранилища 6×15 м, высота

3,0 м (высота слоя раствора 2,6 м).

Требуемая емкость 3 расходных баков при заготовлении раствора 5%-ной концентрации на 12 часов работы станции составит:

Ёмкость одного расходного бака — 16,83 м³, строительные размеры в плане 3×6 м, высота 1 м (высота слоя раствора 0,93 м).

Для перекачки раствора коагулянта из растворных баков в хранилища и из них в расходные баки установлены насосы марки 1,5х-9Д-41.

Перемешивание коагулянта в растворных и расходных баках осуществляется сжатым воздухом. Расход воздуха составит (одновременно работают 1 растворных и 2 расходных бака):

Принимаем 1 рабочую и 1 резервную воздуходувку марки РМК-3, производительностью 11,5 м3/мин, размерами 2280×1430×1580мм, мощностью электродвигателя 34−40 кВт и весом агрегата 1460 кг.

Для дозирования раствора коагулянта принят насос-дозатор марки НД-2500/10 (2 рабочий и 1 резервный), с мощностью двигателя 3 кВт, отрегулированный на подачу:

Узел приготовления раствора коагулянта приведен в Графической части.

3.2 Узел приготовления и дозирования раствора флокулянта В качестве флокулянта принят ПАА, который поступает на станцию в виде геля 8%-ной концентрации в бочках по 150 кг.

Требуемая доза ПАА при вводе его в обрабатываемую воду перед осветлителями со слоем взвешенного осадка составит:

Для зимы: ДфлМ=0,2 мг/л, ДфлЦ=0,35мг/л, (принимаем 0,35 мг/л) Для весны: ДфлМ=0,2 мг/л; ДфлЦ=0,5 мг/л (принимаем 0,5 мг/л) Для лета: ДфлМ=0,2 мг/л; ДфлЦ =0,4 мг/л (принимаем 0,4 мг/л)

Принимаем наибольшую дозу флокулянта Дфл=0,35 мг/л.

Суточный расход товарного флокулянта составит:

Раствор ПАА готовят в типовой мешалке установке УРП-2 производительностью 600 л/ч 1%-ного раствора, рассчитанной на растворение 1 бочки геля ПАА. Одна мешалка за один цикл растворения обеспечит работу станции в течение 150: 420 = 1,357 суток. При этом получают раствор 1%-ной концентрации в количестве:

Где YФЛ — количество флокулянта, загружаемое в растворный бак для одного затворения, т; - концентрация раствора флокулянта в растворном баке к концу растворения, %; - плотность раствора флокулянта в растворных баках, т/м3; - содержание чистого реагента в техническом продукте, %.

Раствор ПАА готовят на работу станции в течение 1 суток (за 4 цикла затворения).

Потребное количество 1%-ного раствора ПАА на сутки составит:

На 1 суток — 3,31* 1 = 3,31 м³.

Из мешалки 1%-ный раствор ПАА перекачивается насосом марки 2К-6а в расходные баки, количество которых принято равным 2 с полезной емкостью каждого 2,8 м³, строительными размерами бака в плане 1,5×1,5 м и высотой м (высота слоя раствора м), 1%-ный раствор находится в расходных баках в течение 1 суток, что соответствует требованиям (не более 15 суток).

Дозирование раствора ПАА принято поплавковым дозатором ПДщ-32 с расходом раствора 0,9 м3/ч и массой 4,27 кг.

Необходимая подача 1%-ного раствора ПАА:

Рабочий раствор ПАА с концентрацией 0,1% получают путем разбавления 1%-ного раствора в эжекторе, установленном после дозатора.

На складе необходимо иметь запас флокулянта:

или 12 600:150=84 бочек. Бочки размещены на складе в 2 ряда по высоте.

Узел приготовления раствора флокулянта приведен в Графической части.

3.3 Узел приготовления и дозирования подщелачивающего раствора В качестве подщелачивающего реагента принята известь, которая поступает на станцию автосамосвалами в виде комовой негашеной с содержанием CaO 60%. Необходимая доза извести (по CaO):

Для зимы:

Для весны:

.

Для лета:

.

К расчету принимаем наибольшее значение, т. е. расчет узла производим на дозу извести ДЩ = 43,2 мг/л.

Суточный расход товарной извести:

Гашение извести и приготовление 15%-ного известкового молока предусмотрено в типовой лопастной известегасилке С-322 производительностью по извести 1 т/ч, работающей периодически. Из известегасилки известковое молоко сливается по лотку в расходные баки, где разбавляется водой до 5%-ной концентрации.

Требуемая емкость расходных баков из расчета работы станции в течение 12 часов составит:

В качестве расходных баков принимаем 3 типовых лопастных мешалки марки МЛ-3×3 (2 рабочую и 1 резервную). Объем бака 19,0 м³, диаметр 3000 м, высота 3,980 м, частота вращения вала 19 об/мин, мощность электродвигателя 2,8 кВт и масса 533 кг.

Дозирование известкового молока принято насосом-дозатором марки

НДИ-2500/10 (2 рабочий и 1 резервный), отрегулированным на подачу:

На станции запас извести хранится в сухом виде в бункере вместимостью:

Узел приготовления подщелачивающего раствора приведен в Графической части.

3.4 Узел приготовления хлорной воды Хлорную воду готовят из жидкого Хлора, который поступает на станцию в контейнерах вместимостью 625 кг хлора с размерами: длина LК=1,6 м, диаметр dК=0,725 м.

Доза хлора для первичного оббезараживания воды принята:

Для весны: ДХЛ=7 мг/л

Для лета: ДХЛ=4 мг/л

Для зимы: ДХЛ=4 мг/л К расчету принимаем ДХЛ=7 мг/л Доза хлора для вторичного оббезараживания воды принята ДХЛ=2,5 мг/л [1, п. 6.146].

Расход хлора для первичного оббезараживания составит:

— часовой ;

— суточный .

Расход хлора для вторичного оббезараживания составит:

— часовой ;

— суточный

Суммарный расход хлора:

— Часовой =26,6+9,8= 36,4 кг/ч;

— Суточный 638,4+235,2=873,8 кг/сут

Испарение Хлора осуществляется в контейнере, который помещен на платформу весов типа РП=3Г13 (М) с размерами в плане 1,51,5 м для весового контроля за расходом хлора. Съем Хлора при испарении (без подогрева) равен:

Для подачи 26,6 кг/ч Хлора достаточно одного контейнера, который обеспечит работу станции в течение суток.

Для дозирования газообразного Хлора используются вакуумные хлораторы ЛОНИИ-100 производительностью 3,28−20,5 кг/ч Хлора. К установке принимается по 2 рабочему на каждую точку ввода и 1 резервный агрегат. Для измерения расхода Хлора в хлораторах применяется ротаметр РС-5. Хлорную воду получаем путем смешения газообразного Хлора с водой в эжекторе, установленном после хлоратора.

На складе хранится запас жидкого Хлора в размере:

Или 26 214/625 = 42 контейнера.

Узел приготовления хлорной воды приведен в Графической части.

4. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ И ПОДБОР НЕОБХОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

4.1 Расчет контактной камеры Для обеспечения определенного времени взаимодействия обрабатываемой воды с хлором устроена контактная камера. Необходимый объём контактной камеры находят по формуле:

Необходимая площадь в плане контактной камеры где nк.к.- количество контактных камер ;

Нк.к.- высота слоя воды в контактной камере; принимают обычно равной 3−3,5 м ;

Ткпринимают равной 5−10 мин.

Принимаем контактные камеры (2 рабочие и 1 резервную) со строительными размерами в плане 6×15,5 м, высотой 4,0 м (высота слоя воды 3,5 м).

4.2 Расчет вихревых смесителей Приняты два квадратных в плане смесителя с пирамидальной нижней частью. Площадь верхней части смесителя равна:

Длина одной стороны:

При расходе воды на один смеситель:

принят подводящий трубопровод диаметром 700 мм (трубы стальные электросварные по ГОСТ-10 704−76), скорость движения воды 1,40 м/с.

Поскольку наружный диаметр трубопровода 720 мм, размеры в плане нижней части смесителя в месте примыкания трубопровода будут 0,72×0,72 м, а площадь нижней части усеченной пирамиды:

При величине угла между наклонными стенками смесителя высота нижней пирамидальной части смесителя составит:

Объем нижней, пирамидальной части будет:

Общий объем смесителя:

Объем верхней части смесителя:

Высота верхней вертикальной части смесителя, равна:

что близко к требованиям. Полная высота смесителя составит:

Строительная высота смесителя: 4,8 м Сбор воды производится в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Вода, протекающая по лоткам в направлении сборного кармана, разделяется на два параллельных потока; расход каждого потока будет:

Площадь живого сечения сборного лотка составит:

Принимаем ширину лотка вл=0,6 м. Тогда расчётная высота слоя воды в лотке будет:

Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборного лотка равна:

Необходимое количество отверстий при их диаметре 0,1 м:

Отверстия расположены в один ряд на глубине 0,1 м от верхней кромки лотка до оси отверстия с шагом оси:

Лоток имеет уклон 0,02 в сторону сборного кармана. Вода отводится от смесителя по трубопроводу диаметром 700 мм (трубы стальные электросварные по ГОСТ 10 704–76), скорость движения воды 0,99 м/с.

В соответствии с этим приняты размеры сборного кармана смесителя — ширина 0,9 м, глубина — 1,4 м.

4.3 Расчет горизонтального отстойника

К проектированию приняты горизонтальные отстойники со встроенными камерами хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка, с рассредоточенным сбором воды и гидравлическим удалением осадка.

Количество взвешенных веществ, поступающих в отстойник, по периодам года составляет:

— зимой (мin мутность):

;

;

— весной (мах мутность):

;

— летом

где М — мутность воды;

Кк — коэффициент, учитывающий количество нерастворимых веществ, вносимых в обрабатываемую воду с коагулянтом и образующихся при его гидролизе;

Дк — доза когулянта;

Ц — цветность воды;

В — количество нерастворимых веществ, вносимых в обрабатываемую воду с подщелачивающим реагентом

Общая площадь в плане и длина отстойников при принятой высоте зоны осаждения НСР=3,2 м составят:

— из расчета на период максимальной мутности:

где, а — коэффициент, учитывающий взвешивающее влияние

вертикальной составляющей скорости потока в отстойнике, при

рассредоточенном сборе осветленной воды а=1;

Uо — скорость выпадения взвеси (гидравлическая крупность [1, п. 6.56]

где Vср… — расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника, мм/с [1, п. 6.68].

— из расчета на период минимальной мутности

.

К расчету принимаем большую из площадей FОТС.=1888 м2 и LОТС.=44 м.

Принимаем ширину одного отстойника ВОТС.=6 м, тогда количество рабочих отстойников будет Принимаем 8 рабочих отстойников полезной площадью FОТС.=264 м2 каждый. Каждый отстойник разделен направляющей вертикальной перегородкой на два отделения (коридора) шириной по 3 м.

Для рассредоточенного сбора осветленной воды предусмотрены подвесные желоба с затопленными отверстиями, по одному желобу в каждом коридоре (по два в каждом отстойнике), на расстоянии 3 м по оси.

Длина желоба равна

.

Расход воды по одному желобу составит

площадь живого сечения желоба

где Vж. — скорость движения воды в конце желоба [1, п. 6.75].

Размеры поперечного сечения — 0,3Ч0,29 м.

Превышение уровня воды в отстойнике над горизонтальным дном желоба будет

где — коэффициент гидравлического сопротивления желоба.

Строительная высота желоба с учетом превышения верха желоба над уровнем воды в отстойнике на 0,1 м Площадь затопленных отверстий на одном желобе при их диаметре dОТС. Ж=25 мм составит

где Vотв.ж. — скорость движения воды в отверстиях желоба [1, п. 6.75]

число отверстий ;

принимаем nОТС. Ж =140шт. Отверстия расположены на 5 см выше дна желоба в один ряд с каждой стороны желоба в шахматном порядке по отношению к другому ряду.

Количество отверстий с каждой стороны желоба — 70 шт., расстояние между ними (по оси)

.

Из желобов вода свободно изливается в сборный карман отстойников, а оттуда поступает на скорые фильтры.

Удаление осадка осуществляется гидравлическим методом, без выключения отстойника из работы. Необходимый объем осадочной (расчет на мах мутность) части одного отстойника (при сбросе осадка через 3 суток) равен

;

средняя высота осадочной части

Средняя глубина отстойника составит

(строительная высота отстойника 5,4 м).

Полезный объем одного отстойника равен Гидравлическое удаление осадка осуществляется системой дырчатых труб, укладываемых на призматическое дно отстойников, по одной трубе в каждом коридоре (по две в каждом отстойнике), на расстоянии 2 м по оси трубы.

Количество осадка, сбрасываемого из одного отстойника за одну чистку, составит

;

расход воды, сбрасываемой при этом с осадком по одной дырчатой трубе

где кразб. — коэффициент разбавления осадка (при гидравлическом способе удаления осадка) [1, п. 6.74];

tсбр. — продолжительность сброса осадка, мин [1, п. 6.71].

Принимаем стальные электросварные трубы по ГОСТ 10 704–91 диаметром 450 мм, скорость движения осадка 1,49 м/с (>1м/с), с отверстиями диаметром dОТВ.ТР.=30 мм.

Площадь всех отверстий для приема осадка на одной трубе должна быть

где кп — коэффициент перфорации труб [1, п. 6.71].

Количество отверстий на трубе будет:

Отверстия расположены в два ряда в шахматном порядке вниз под углом 45 к вертикали. Количество отверстий в каждом ряду — 79 шт., расстояние между ними (по оси)

что отвечает требованиям. В начале трубы предусматривается отверстие диаметром 20 мм для выпуска воздуха.

Конструкция горизонтального отстойника со встроенными камерами хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка приведена на Рис. 4.3.

4.4 Расчет камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка

К проектированию приняты встроенные в горизонтальные отстойники камеры хлопьеобразования. Количество камер равно числу отстойников, т. е. 8 рабочих.

Ширина камеры равна ширине отстойника: .

Площадь одной камеры составит:

где Vк.хл. — скорость восходящего потока, мм/с [1, п. 6.56];

Nк.хл. — количество рабочих камер.

Длина ;

принимаем LК.ХЛ.=15 м. Полезная высота камеры будет

строительная высота 5,4 м.

Время пребывания воды в камере составит

что отвечает требованиям (>20 минут).

Распределение воды по площади камеры хлопьеобразования предусмотрено дырчатыми трубами. При расстоянии между трубами lТР.=2 м (от стенок камеры — 1 м) их количество будет Расход воды по каждой трубе составит Принимаем стальные электросварные трубы по ГОСТ 10 704–91 диаметром 300 мм, скорость движения воды 0,63 м/с, что соответствует требованиям.

Площадь отверстий, расположенных на одной трубе, составит

.

При диаметре отверстий dОТВ.=25 мм необходимое их количество на каждой трубе будет принимаем nОТВ =58 шт. Отверстия расположены в нижней части трубы в два ряда в шахматном порядке под углом 45 к вертикали. Количество отверстий в каждом ряду — 29 шт., а расстояние между ними

.

Из камеры хлопьеобразования вода поступает в горизонтальные отстойники над затопленным водосливом, верх стенки которого расположен ниже уровня воды в отстойнике на величину

где V.в.сл. — скорость движения воды через водослив, м/с [1, п. 6.58].

За водосливной стенкой установлена подвесная перегородка, погруженная в воду на 1,25 м. Скорость движения воды между водосливной стенкой и подвесной перегородкой должна быть не более 0,03 м/с.

4.5 Расчет скорых фильтров

К проектированию приняты открытые скорые фильтры с двухслойной загрузкой из кварцевого песка и антрацита с гравийным поддерживающим слоем. Регенерация фильтрующей загрузки предусмотрена с помощью промывки обратным током воды.

Фильтрующая загрузка принята высотой Нз.=1,2 м; состоит из слоя кварцевого песка высотой 0,8 м с крупностью зерен 0,5 — 1,2 мм, эквивалентным диаметром 0,7 мм, коэффициент неоднородности 2,0 и слоя дробленого антрацита высотой 0,4 м с крупностью зерен 0,8 — 1,8 мм, эквивалентным диаметром 1,7 мм,

Фильтрующая загрузка уложена на поддерживающий слой гравия с крупностью зерен 1,2 — 40 мм, высотой НП.С.=0,5 м.

Скорость фильтрования при нормальном режиме работы фильтров — 7 м/ч при форсированном — не более 8,5 м/ч. Фильтры работают с постоянной скоростью фильтрования. Слой воды над поверхностью загрузки НВ=2 м. Следовательно, рабочая высота фильтра равна:

строительная высота — 4,2 м.

Общая площадь фильтров составит

где Qф — полная производительность станции за вычетом расхода на промывку

фильтров;

VН — расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч

[1,тбл.21];

qПР — интенсивность промывки, л/см2 [1, табл.23];

nПР — число промывок одного фильтр в сутки при нормальном режиме

эксплуатации ;

t1 — продолжительность промывки, ч [1, табл.23];

t2 — время простоя фильтра в связи с промывкой, ч (при промывке водой t2=0,33).

Определяем ориентировочно количество фильтров с учетом компоновки фильтров принимаем

Скорость фильтрования при форсированном режиме составит

что соответствует принятым ранее параметрам.

Площадь одного фильтра будет:

Принимаем конструкцию фильтра с боковым каналом. Канал по высоте разделен на две части: в верхнюю подается обрабатываемая вода и собирается промывная вода, в нижнюю собирается фильтрат и подается вода на промывку. По условиям эксплуатации принимаем ширину канала ВКАН.=0,6 м. Размеры фильтра в плане в чистоте приняты 6,9×3,5 м (LФхВФ), полезная площадь FФ=48,3 м²; размеры фильтра с учетом канала 6,9×7,5 м, занимаемая площадь — 51,75 м².

В фильтрах принята дренажно-распределительная система большого сопротивления, состоящая из дырчатых труб, отходящих от канала у дна фильтра в толще поддерживающих слоев. Расход промывной воды на один фильтр составит Количество дырчатых труб при расстоянии между ними lТР=250 мм составит

расход промывной воды по одной дырчатой трубе составит Для устройства дренажно-распределительной системы приняты стальные электросварные трубы по ГОСТ 10 704–91 диаметром 125 мм, скорость движения воды в начале трубы 1,76 м/с, что соответствует требованиям.

Общая площадь отверстий дырчатых труб принята равной 0,4% от площади фильтра, что составит

.

Общее количество отверстий в фильтре при их диаметре dОТВ.=10 мм равно

На одной дырчатой трубе размещено отверстий

Отверстия расположены в нижней части трубы в два ряда в шахматном порядке под углом 45 к вертикальной оси. Количество отверстий в одном ряду 45 шт., а расстояние между ними (по оси) что отвечает требованиям.

Коэффициент перфорации равен Для удаления воздуха из нижней части канала предусмотрено устройство стояка-воздушника диаметром 75 мм с установкой автоматического устройства для выпуска воздуха. Для опорожнения фильтра предусмотрена спускная труба, подсоединенная к трубопроводу отвода промывных вод, диаметром 150 мм с задвижкой; предусмотрен уклон дна фильтра 0,005 в сторону спускной трубы.

Сбор и отведение загрязненной промывной воды производится четырьмя желобами с полукруглым основанием; промывная вода поступает в них, переливаясь через верхнюю кромку. Расстояние между желобами (по оси) равно

что отвечает требованиям.

Расход промывной воды по одному желобу будет Ширина желоба составит

где кж=2 [1, п. 6.111].

Полезная высота

Расстояние от верха желобов до поверхности загрузки Лотки желобов имеют уклон 0,01 в сторону сборного канала. Загрязненная промывная вода из желобов свободно изливается в сборный канал, откуда отводится на песколовку. Сечение канала принято прямоугольным, ширина ВКАН.=0,6 м. Расход промывной воды по каналу равен

.

Расстояние от дна желобов до дна сборного канала составит Скорость движения воды в конце сборного канала при площади его поперечного сечения

что отвечает существующим требованиям ().

Конструкция скорого фильтра приведена на Рис. 4.4.

Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды, вместимость которых принята равной 15% от производительности. Следовательно,

Принимаем 2 резервуара чистой воды объемом 7096 м³ каждый. Размеры резервуара в плане 48×36, высота — 4,8 м (слой воды — 4,5 м).

Вода на промывку фильтров подается специальным промывным насосом из резервуаров чистой воды, в которых предусматривается дополнительно запас воды на две промывки. Требуемый напор у насоса составит

где Нг — геометрическая высота подъема промывной воды от дна

резервуара до верхней кромки водосборных желобов, м

где Нж. з — высота верха желобов над поверхностью загрузки фильтра;

НРЕЗ. — высота воды в РЧВ;

НЗ.Н.- запас напора на начальное загрязнение загрузки (1,5м);

— потери напора в фильтре (на пути движения воды от

всасывающих отверстий насоса до верхней кромки желобов):

где hр.с. — потери напора в распределительной системе

hф.з. — потери напора в фильтрующей загрузке

h.п.с. — потери напора в поддерживающих слоях

hт. — потери напора по длине в трубопроводе подачи воды на промывку фильтра

hм.с. — потери напора на местные сопротивления (0,9м);

hо.с. — потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном патрубках промывного насоса (0,3)

Производительность промывного насоса равна Принимаем 1 рабочий и 1 резервный промывных насоса Д1250−14 с производительностью 686 л/с и напором 13,3 м (0,133 МПа).

Насосы установлены в насосной станции 2 подъем

5. ОБРАБОТКА ПРОМЫВНЫХ ВОД ФИЛЬТРОВ И ОСАДКА НА СТАНЦИИ Загрязненные промывные воды после фильтров через песколовку (где задерживается выносимый из фильтров песок) поступают в резервуар-усреднитель, из которого равномерно перекачиваются в голову сооружений (в трубопровод обрабатываемой воды перед смесителями).

Принимаем горизонтальную песколовку с прямолинейным движением воды со следующими параметрами:

Расчетный расход воды 0,686 м3/с; длина 15 м; ширина 2,8 м; глубина проточной части 0,90 м.

Резервуар-усреднитель состоит из шести секций, каждая из которых рассчитана на прием воды от двух промывок фильтров.

Полезный объем одной секции резервуара-усреднителя составит

.

Строительные размеры одной секции резервуара-усреднителя в плане 16×8 м, высота 4,1 м (высота слоя воды 3,82 м). Насосы, перекачивающие воду из резервуара-усреднителя в голову очистных сооружений, расположены в помещении оборотной насосной станции рядом с усреднителем.

Осадок из горизонтальных отстойников, реагентного хозяйства, а также вода после периодической промывки сооружений станции и переливы по сети производственной канализации направляются на площадки обезвоживания, расположенные за территорией водоочистной станции. Осветленную воду, выделившуюся при обезвоживании осадка, возвращают в голову очистных сооружений (в трубопровод перед смесителями). Сгущенный осадок вывозят в отвал.

6. РАСЧЁТ ПЕСКОВОГО ХОЗЯЙСТВА

На водоочистной комплекс поступает кондиционный фильтрующий материал (кварцевый песок и дробленый антрацит) и гравий, не требующие дополнительной подготовки перед загрузкой в фильтры. Поэтому песковое хозяйство рассчитывается только на хранение запаса этих материалов. Необходимый запас рассчитан на 10%-ное годовое пополнение фильтрующей загрузки и аварийную перегрузку одного фильтра. Загрузка одного фильтра составляет (при полезной площади одного фильтра 48,36 м2):

— кварцевый песок — 48,36· 0,8 = 38,68 м³;

— дробленый антрацит — 48,36· 0,4 = 19,34 м³;

— гравий -48,36· 0,5 = 24,18 м³.

Годовая потребность в загрузочном материале при 12 фильтрах равна:

— в песке WП = 38,68· 12·0,1 + 38,68 = 85,09 м³;

— дробленом антраците WА = 19,34· 12·0,1 + 19,34 = 42,55 м³;

— в гравии WГ =24,18 м³.

На станции предусмотрены две емкости для хранения песка и одна для хранения дробленого антрацита размерами в плане 6×7 м и высотой 1,5 м и площадка для хранения гравия с размерами 7×8 м при высоте слоя 0,5 м.

7. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ Диаметры трубопроводов определяем по расчетному расходу и рекомендуемой скорости с использованием таблиц для гидравлического расчета. Размеры трубопроводов, обслуживающих отдельный скорый фильтр определены с учетом форсированного режима работы. Расчетные участки приведены в схеме. Все результаты гидравлического расчета трубопроводов станции сведены в таблицу 1. Схема распределения потоков воды по сооружениям станции в приложении 2.

Таблица — Гидравлический расчет технологических трубопроводов

8. САНИТАРНАЯ ОХРАНА СТАНЦИИ ПОДГОТОВКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Зоны санитарной охраны назначаются в целях обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности.

Граница первого пояса станции водоподготовки совпадает с ограждением площадки сооружений и находится на расстоянии:

— от стен резервуаров чистой воды, скорых фильтров не менее 30 метров;

— от стен остальных сооружений не менее 15 метров.

На территории первого пояса зоны станции предусмотрены такие санитарные мероприятия, как озеленение территории станции и глухое ограждение высотой 2,5 м. Примыкание к ограждению строений кроме проходной и административно-бытового здания не допускается.

На станции подготовки питьевой воды предусмотрены технические средства охраны:

— запретная зона шириной 5 м вдоль внутренней стороны ограждения площадки, огороженная колючей проволокой на высоту 1,2 м;

— тропа наряда внутри запретной зоны шириной 1 м от ограждения запретной зоны;

— столбы-указатели, обозначающие границы запретной зоны, установленные через 50 м;

— охранной освещение по периметру ограждения;

— постовая телефонная связь и двусторонняя электрозвонковая сигнализация постов с пунктом управления.

На территории первого пояса зоны запрещается:

— все виды строительства, за исключением реконструкции или расширения основных сооружений;

— размещение жилых и общественных зданий, проживание людей, в том числе работающих на станции;

— прокладка трубопроводов различного назначения, за исключением трубопроводов, обслуживающих станцию водоподготовки;

Здания канализованы с отведением сточных вод в водонепроницаемый выгреб, расположенный на территорией станции.

9. КОМПОНОВКА СООРУЖЕНИЙ СТАНЦИИ И ИХ РАСПОЛОЖЕНИЕ НА ПЛОЩАДКЕ На территории станции водоподготовки располагаются следующие сооружения и вспомогательные объекты:

контактные камеры, вихревые смесители, камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка, горизонтальные отстойники расположены в одном зданииблоке основных сооружений; скорые фильтры расположены в отдельно стоящем здании, рядом с блоком основных сооружений;

узлы приготовления реагентов и их склады скомпонованы в реагентный корпус;

узел приготовления хлорной воды располагается в отдельно стоящем здании — хлораторная, в пониженном месте;

административно-бытовое двух этажное здание с химической и бактериологической лабораториями, диспетчерским пунктом, мастерскими для текущего ремонта мелкого оборудования и приборов, гардеробными, душевыми и другими вспомогательными помещениями. Площадь здания 258 м², с размерами в плане 10×13м;

заглубленные закрытые резервуары чистой воды;

котельная для теплоснабжения зданий и сооружений станции водоподготовки;

насосная станция 2-го подъема для подачи воды потребителю;

песколовка и резервуар-усреднитель промывных вод скомпонованы в отдельном закрытом здании.

проходная, трансформаторная, выгреб, песковые площадки.

Расстояния между сооружениями приняты не менее 15 м, согласно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Запроектирована станция подготовки питьевой воды, обеспечивающая потребителя — город Реж, водой требуемого качества, с полной производительностью станции 94 613 м3/сут. Выбрана наиболее рациональная и эффективная технологическая схема реагентного двухступенчатого осветления воды, подобраны необходимые дозы реагента, рассчитаны основные сооружения и подобрано необходимое оборудование, также разработан генплан станции.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК СНиП 2.04.02−84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Офиц. изд. / Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1985. 136 с.

Ничкова И.И., Мигалатий Е. В. Расчет и проектирование реагентного хозяйства комплексов подготовки питьевой воды: Методические указания по курсовому проектированию. Екатеринбург: УПИ, 1992.19 с.

Шевелев Ф.А., Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ. пособие. 6-е изд, перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1984. 116 с Ничкова И. И., Мигалатий Е. В. Расчет и проектирование сооружений комплексов подготовки питьевой воды: Методические указания к курсовому проектированию по курсу «Водоснабжение». Екатеринбург: УПИ, 1992. 40 с.