Проектирование водоочистных комплексов хозяйственно-питьевого водоснабжения (стр. 1 из 4)
ТЕМА
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООЧИСТНЫХ КОМПЛЕКСОВ ХОЗЯЙСТВЕННО-ПИТЬЕВОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
Основы выбора технологической схемы, сооружений и реагентов
Полный расход воды, поступающей на комплекс водоподготовки Qn, определяют с учетом расхода воды на его собственные нужды (приготовление пульпы, растворов и суспензий реагентов, продувка осветлителей или отстойников, удаление пены из флотаторов, промывка фильтровальных сооружений и резервуаров фильтрованной воды и др.) и дополнительного расхода воды на восполнение противопожарного запаса Qnon. Следовательно, полный расход воды, поступающей на водоочистной комплекс, будет равен
(18.1)где α — коэффициент, с помощью которого определяют расход воды на собственные нужды комплекса (для комплексов осветления и обесцвечивания, обезжелезивания, сорбционного обесфторивания при обороте промывной воды— 1,03... 1,04; без повторного использования — 1,1... 1,14; для установок умягчения воды — 1,2 ... 1,3).
Дополнительный расход воды на восполнение противопожарного запаса равен
(18.2)где п — число одновременных пожаров; qnom— норма расхода воды при пожаре по СНиПу, л/с; Тпот=3 — расчетная продолжительность пожара, ч; Твос — период восстановления пожарного запаса, ч (для городов и предприятий категории А, Б, В — 24 ч, для предприятий категорий Г, Д — 36 ч, для сельских населенных пунктов — 72 ч).
Водоочистные комплексы должны быть рассчитаны на равномерную работу в течение суток максимального водопотребления, при этом следует предусмотреть необходимость отключения отдельных сооружений на текущий ремонт, осмотр и т. п. Для водоочистных комплексов производительностью до 5 тыс. м3/сут допускается организация работы в течение части суток.
При проектировании водоочистных комплексов их коммуникации необходимо рассчитывать на возможность пропуска расхода воды на 30% больше расчетного, руководствуясь соображениями, интенсификации или реконструкции водоочистных сооружений.
Состав водоочистных сооружений зависит от качества воды в источнике водоснабжения, требований, предъявляемых к обработанной воде, которые обусловлены регламентами потребителя, и от производительности установки. При подготовке воды питьевого качества состав водоочистных сооружений назначается по СНиПу, а при подготовке воды для технологических нужд — в соответствии с требованиями технологии. Рассмотренные ранее технологические схемы составлены, исходя из оптимальных режимов эксплуатации отдельных водоочистных сооружений и с учетом технико-экономических показателей их работы. Так, сооружения предварительной обработки воды (отстойники, осветлители со взвешенным осадком, флотаторы и др.) должны осветлять воду до 4—12 мг/л и снижать ее цветность до 25—30 град. При этом продолжительность работы между выпусками осадка должна быть не менее 12 ч для горизонтального отстойника, 6 ч — для вертикального отстойника, 3 ч — для осветлителя со взвешенным осадком.
Если мутность обрабатываемой воды больше 1,5 г/л, то необходимо предусматривать сооружения предварительного безреагентного осветления, выбор которых обусловлен характером взвеси и производительностью водоочистного комплекса. Обычно для этой цели используют горизонтальные или радиальные отстойники, осветлители — водозаборы и гидроциклоны.
Более сложным и ответственным является обоснование выбора конструкций отдельных технологических сооружений. Например, при проектировании установок с осветлителями со взвешенным осадком или с контактными осветлителями предпочтение следует отдавать вертикальным смесителям, которые обеспечивают не только требуемое смешение реагентов с водой, но и воздухоудаление, что является необходимым условием для надежной работы указанных аппаратов.
При необходимости удаления из воды планктона следует предусматривать микрофильтры или принимать технологию с флотаторами, либо на первой ступени фильтровать воду через Хавающую полимерную загрузку.
В случае дезодорации воды с использованием угольной пульпы или сильного окислителя в начале технологического тракта следует устраивать в качестве входного устройства контактный резервуар, а при длительном периоде дезодорации — угольные фильтры, располагаемые после осветлительных, предусматривая, если это необходимо, ввод озона или хлора в воду перед фильтрами с активным углем.
При коагулировании примесей воды в условиях низких температур, а также при ее реагентном умягчении, следует использовать железные коагулянты. Для обесцвечивания воды рекомендуются алюминиевые коагуляторы (или их смесь с железными), озон и активированная кремниевая кислота.
Высотная схема и планировка водоочистных сооружений
На крупных водоочистных комплексах обрабатываемая да от сооружения к сооружению передается самотеком. Поэтому важно знать взаимное высотное расположение отдельных элементов технологической схемы. Это достигается построением высотной схемы (рис. 18.1) продольного профиля по воде в произвольном масштабе, на котором показывают все основные и вспомогательные сооружения и аппараты и проставляют отметки уровней воды в каждом сооружении и отметки дна сооружений. При составлении высотной схемы необходимо обеспечить условия самотечного движения воды от контактной камеры или смесителя до резервуара чистой воды при одновременном соблюдении требований удобства эксплуатации. Для этого прежде всего необходимо знать максимально возможные потери напора во всех водоочистных сооружениях технологической схемы, потери напора в коммуникациях между сооружениями и потери напора в измерительной аппаратуре.
Согласно СНиПу величины перепадов уровней воды в водоочистных сооружениях и соединительных коммуникациях следует рассчитывать, однако для предварительного построения высотной схемы можно руководствоваться следующими данными потерь напора, м: в контактной камере — 0,3...0,5; в устройствах ввода реагентов —0,1... 0,3; в микрофильтрах и барабанных сетках — 0,4... 0,6; в гидравлическом смесителе — 0,5... 0,6; в механическом смесителе — 0,1... 0,2; в гидравлической камере хлопьеобразования — 0,4 . . . 0,5; в механической камере (флокуляторе) — 0,1... 0,2; в осветлителе со взвешенным осадком-— 0,7... 0,8; в отстойнике — 0,7... 0,8; во флотаторе — 0,5... 0,7; в скорых фильтрах — 3,0 ... 3,5; в медленных фильтрах — 1,5... 2,0; в контактных осветлителях и префильтрах — 2,0... 2,5; в трубопроводах от резервуара чистой воды до фильтровальных сооружений — 1,0...0,5; от \фильтров до осветлителей или отстойников — 0,5... 0,6; от камеры хлопьеобразования до смесителя — 0,3...0,5; от осветлителя со взвешенным осадком до смесителя 0,3... 0,4; от контактного осветлителя до смесителя или входной камеры — 0,5...0,7; в измерительной аппаратуре на входе и выходе из водоочистного комплекса — по 0,5; в индикаторах расхода на отстойниках, осветлителях, флотаторах, фильтрах и контактных осветлителях — по 0,2 ... 0,3.
При проектировании высотной схемы максимальную отметку уровня воды в резервуаре чистой воды назначают на 0,25... ...0,5 м выше поверхности земли и принимают как исходную минимальную. Далее путем последовательного суммирования потерь напора определяют отметки уровней воды в остальных сооружениях.
Определение потерь напора в коммуникациях связано с вычислением сечений соединительных трубопроводов и каналов между отдельными сооружениями технологической схемы. Для этого используют величины допустимых в них скоростей движения воды, м/с: от НС-1 подъема к смесителю — 1,0... 1,2; от смесителя к камере хлопьеобразования или осветлителю — 0,6... 1,0; от отстойников или осветлителей со взвешенным осадком к фильтрам — 0,8... 1,2; от фильтровальных аппаратов к резервуарам чистой воды — 1,2... 1,5; в трубопроводах подачи и отвода промывной воды 1,5... 2,0.
Помимо профиля по воде при составлении высотной схемы необходимо определить высоту отдельных сооружений и отметки их дна по отношению к поверхности земли. При привязке очистных сооружений и проектировании высотной схемы необходимо учитывать рельеф площадки очистных сооружений, глубину залегания грунтовых вод, максимальный уровень воды в водоеме в период паводка, возможность самотечного отвода сточных вод и осадков с очистных сооружений, условия производства строительно-монтажных работ и их объем, условия работы насосов насосной станции II подъема. Отметки днищ "водоочистных сооружений должны назначаться с соблюдением условия минимального объема земляных и бетонных работ и наиболее благоприятных условий производства работ.
На высотной схеме водоочистного комплекса должно быть показано реагентное хозяйство, сооружения по обороту промывной воды и обработки осадка из сооружений предварительной очистки, отметки оси промывных насосов или днища бака промывной башни, отметки вакуумнасосов, насосов-дозаторов, кислотных насосов, воздуходувок.
На территории водоочистных комплексов, т. е. в санитарной зоне строгого режима, помимо основных технологических со-оружений размещают все вспомогательные помещения (склады реагентов и фильтрующих материалов, мастерские, лаборатории, диспетчерские и др.). Склады реагентов, кроме хлора и аммиака, должны располагаться вплотную к реагентному цеху, где находятся аппараты для приготовления их растворов и суспензии (рис. 18.2). Площадь складов реагентов рассчитывают на хранение 15... 30-дневного запаса в зависимости от продолжительности паводка и местных условий их доставки.
В зависимости от вида реагента и производительности комплекса предусматривают его сухое или мокрое хранение в виде концентрированных растворов или продуктов, залитых водой. Хранение реагентов в сухом виде осуществляют в закрытых складах навалом или в таре. Фторсодержащие реагенты и полиакриламид хранят в таре. При этом срок хранения полиакриламида до 6 мес.; не допускается его замораживание, ведущее к потере его активности. Силикат натрия хранят в герметически закупоренных или деревянных бочках. На крупных водоочистных комплексах раствор коагулянта концентрацией 15... 20% хранят в баках-хранилищах без перемешивания. Количество баков должно быть не менее четырех. При числе баков до десяти следует предусматривать один резервный.