Водоснабжение

Водозаборныесооружения

Исходныеданные

Источникводоснабжения..............................................................рекаЛихоборка.

Расчётныйрасход водозаборногосооружения......................................0,32м³/сек

Производительностьводозабора.........................................................27540м³/сут

Заданнаяпьезометрическаяотметка подачиводы..................................129,49м.

Длинанапорныхводоводов.........................................................................1100м.

Обеспеченностьгидрологическихвеличин.................................................р=95%

Расчётныеуровни водыв реке:

половодья.................................................................................................111м.

летнеймежени.........................................................................................109м.

зимнеймежени........................................................................................107м.

Потребительрасположенна............................................................правомберегу

Толщинальда вреке....................................................................1,2м. Шуги – нет

Рекане судоходная,не имеет в верховьерыбоводногозначения.

Расчётнаядлина рыб которыене должны попадатьв водоприёмник...........2см.

1. Обоснованиевыбора местарасположенияи типа водозаборного

сооруженияи компоновкаего конструктивныхформ.

Краткая гидрологическаяхарактеристикареки

Источникомводоснабженияявляется река(верховье еёне судоходнойчасти). Река неотличаетсявысокой мутностью,т.к. протекаетв европейскойчасти России.Гидрограф реки,является характернымдля рек европейскойчасти России,с небольшимпаводковымуровнем, иуменьшениемстока зимой.

Обоснованиевыбора схемысистемы водоснабжения

Таккак в районепроектированиягорода протекаетрека, а подземныеводоносныепласты содержащиеводу нужногопитьевогокачества залегаютна большихглубинах и ихсодержитсянебольшоеколичество(явно не достаточноедля обеспеченияпотребностейгорода), товодоснабжениегорода водойпитьевогокачества изподземныхисточниковявляется нецелесообразным,поэтому принимаемсхему системыводоснабжениягорода изповерхностногоисточника сводозаборомруслового типа.

Предпосылкик выбору створаводозаборногосооруженияи обоснованиепроектируемогоместа расположенияводозаборногоузла

Выборберега на которомследует запроектироватьводозаборноесооружение,определяетсяместоположениемпотребителя.По заданиюпотребителирасполагаютсяна правом берегуреки. Водозаборноесооружениепроектируемв наиболееглубоком местерусла реки,которое называетсяплессом. Плессрасполагаетсяу вогнутогоберега берегаречной меандрыили у берегапротивоположногоострову.

Т.кна плане рекиесть остров,то створ водозаборногосооруженияпроектируемна наиболеекрутом берегу,противоположномострову. Створводозаборавынесен на лист(выкопировкаиз плана участкареки М = 1:100).

Повыбранномуствору в М 1:100,построен профильправого берега.На профилепоказаны отметкиуровней водыв реке.

1.3 Выбор типаводозаборногосооружения

Накрутых берегах– проектируютбереговыеводозаборныесооружения,на пологих –русловые.

Вданном случае– берег пологий,значит необходимозапроектироватьрусловое водозаборноесооружение.В русло рекивыноситсяоголовок, а наберегу проектируетсябереговойколодец. Оголовокс колодцемсоединяетсясамотечнойлинией

Выбор компоновкиводозаборногоузла.

Оголовокследует размещатьна отметки днареки, обеспечивающийбесперебойныйотбор воды изисточника. Внашем случае– водозаборсредней производительностии слой воды надоголовкомдолжен быть0,3 м, которыйотсчитываетсяот отметкинижней кромкильда. Порогмежду дном инизом водоприемныхокон оголовкадолжен бытьравным 1 метр.Высота водоприёмныхокон проектируетсядля водозаборныхсооруженийв зависимостиот их производительности.

Длярасчётнойпроизводительности,высота окна h= 1,0 м.

hl– толщина льдапод уровнемводы, м

hl= Гл * А, где Гл –плотность льда,= 0,9;

А – толщинальда в реке, =1,2 м.

Подставив врасчётнуюформулу значения,получим толщинульда под уровнемводы hl= 0.9*1.2 = 1,08 м.

Б– отметка нижнейкромки льда,м.

Б= Нз - hl, где: Нз – минимальныйзимний горизонт,Нз = 107 м.

Вычисляемотметку нижнейкромки льда: Б = 107-1,08 = 105,92 м.

Расчёт отметкильда в местерасположенияоголовка

Н_д– отметка днав месте расположенияоголовка;

Н_д=Hз- (h1+h2+h3+h4),где:

Нз– минимальныйзимний горизонтравный 107 м.

h1– толщина льдапод уровнемводы = 1,08 м.

h2– слой воды надоголовком донижней кромкильда = 0,3 м.

h3– высота водоприемныхокон = 1,0 м.

h4– высота порогамежду дном инизом водоприёмныхокон = 1 м.

Профиль поствору

рис.6

Расчётноезначение днав месте расположенияоголовка составит:

Н_д=107 - (1,08+0,3+1,0+1,0) = 103,62 м., следовательнооголовок расположенна изобате103,62. Толщина креплениядна равна 1,0 м.

Расчёт отметкиземли Н_бу береговогоколодца.

Наводозаборныхсооруженияхсредней производительностибереговойколодец долженрасполагатьсяна 1,0 метр вышегоризонтаполоводьяр=95%.

Н_б– отметка землиу береговогоколодца, м. Н_б= В+Г, где: В –горизонт половодья= 140 м; Г – превышение,= 1,0 м.

Вмоём случаебереговойколодец долженрасполагатьсяна отм.

Н_б= 111,0 + 1,0 = 112,0 м.

Выбор конструктивныхформ водозаборногоузла

Выборконструкцииоголовка зависитот хоз. назначенияреки, производительностисооружения.В данном случаепо совокупностипризнаков,целесообразнозапроектироватьраструбныйоголовок. Береговойколодец проектируемсовмещённыйс насоснойстанцией первогоподъёма.

Гидравлическиерасчёты определяющиеразмеры сооружений.

Гидравлическийрасчёт раструбногооголовка.

S– площадьводоприёмныхокон, м²

S=

,где: 1,25 – коэфф.стесненияплощади окон;

Q_р– расчётныйрасход водоприемногооголовка, равный0,32 м³/сек;

К– коэфф. сжатияструи стержнямирешётки,

К= (а+с), где:

а– диаметр стержнярешётки, а = 1 см;

с– расстояниемежду стержнями,с = 5 см.

К= (1+5) / 5 = 1,2

V_вх– скоростьвхода воды вводоприемныеокна, = 1,5м/с.(СНиП 2.04.01-84).

Общаяплощадь водоприемныхокон равна:

S= (1.25*0.86*1.2) / 1.5 = 0.86 м²

Исходяиз конструктивныхособенностейоголовка, следуетпринять размерводоприёмногоокна h*B = 151м, тогда площадьодного водоприёмногоокна составит1 м². Посколькуводозаборноесооружениедолжно бытьсекционировано,и на водозаборемалой производительностичисло секцийдолжно бытьравным двум,то проектируемдве секцииводоприёмника.

S_ф– общая фактическаяплощадь водоприёмныхокон,

S_ф= D*E,где D– площадь одноговодоприёмногоокна = 1 м²

Е– число секцийводоприёмника= 2.

Общаяфактическаяплощадь водоприёмныхокон составит S = 1*2 = 2м²

Посколькуфактическаяплощадь водоприёмныхокон оказаласьбольше расчётной,то необходимоопределитьфактическуюскорость входаводы в водоприёмныеокна (V_вх.ф).

V_вх.ф.=

,где: 1,25 – коэфф.стесненияплощади окон;

Q_p– расчётныйрасход водоприёмногооголовка = 0,32 м³/с;

К-- коэфф. сжатияструи стержнямирешётки = 1,2;

S_ф– общая фактическаяплощадь водоприёмныхокон, = 2 м².

Определяемфактическуюскорость входаводы в водоприёмныеокна:

V_вх.ф.=

0,24м/с ;

Приаварии черезодну секциюоголовка проходит 0,7Q_р=0,7*0,32 = 0,23м/с

V_вх– скоростьотбора водыв решётках, м/с

V_вх.ф.=

,где 1,25 – коэффстесненияплощади окон;

Q_p– расчётныйрасход водоприёмногооголовка = 0,32 м³/с;

К --коэфф. сжатияструи стержнямирешётки = 1,2;

D– площадьводоприёмногоокна, = 1 м.

Скоростьотбора водыв решёткахсоставит:

V_вх.ф.=

0,336м/с.

Гидравлическийрасчёт самотечнойлинии.

Самотечнаялиния состоитиз двух водоводов,по одному откаждой секцииоголовка, ирассчитываетсяна пропускрасчётногорасхода однойсекции.

Трубопроводвыполнен изстальных эл.сварных труб,ГОСТ 10704-76. Расчётведётся потаблицам Шевелёва,или по таблицамЛукиных, наполное заполнениетруб, исходяиз минимальнойскорость = 0,7 м/с.

Расчётныйрасход однойсекции равен:

Q_p/E = 0.32 /2 = 0.16м³/с = 160 л/с.

диаметрсамотечныхтрубопроводов= 500 мм.

скорость V= 0,81 м/с; 1000i= 1,84.

Потеринапора в самотечномтрубопроводесоставят:

h_p= i*L*1.1 = (1,84/1000)*45*1,1= 0,1 м.

Приаварии потеринапора припропуске аварийногорасхода составят:

Q_авар.=0,7Q_расч.= 0,7*0,32 = 0,224 м³/с = 224 л/с.

Потаблицам Шевелёва,определяем:

скорость V= 1,14 м/с; 1000i= 3,49 м

Потеринапора в самотечномтрубопроводепри авариисоставят:

h_авар=i*L*1.1= (3,49/1000)*45*1,1 = 0,17 м.

Расчёт уровнейводы в отделенияхбереговогоколодца.

рис.7

Определениеуровней водыв первом водоприёмномотделениибереговогоколодца:

внормальномрежиме:

еh= h_реш+h_р=0,1+0,11 = 0,21;

САў=СА - еh; САў=107-0,21 = 106,79;

СВў= СВ - еh= 109-0,21 = 108,78;

ССў= СС - еh= 111-0,21 = 110,79;

врежиме аварии

еh_авар.= h_реш.+h^a_.=0,1+0,2 = 0,3

САўў=СА - еh^a; САўў=107-0,3 = 106,7;

СВўў=СВ - еh^а; СВўў=109-0,3 = 108,7;

ССўў= СС - еh^а; ССўў= 111-0,3 = 110,7;

Определениеуровней водыв камере послесеток:

внормальномрежиме:

САў₁= САў- 0,3 = 106,79 - 0,3 = 106,49;

СВў₁=СВў- 0,3 = 108,79 - 0,3 = 108,49;

ССў₁=ССў- 0,3 = 110,79 - 0,3 = 110,49;

врежиме аварии:

САўў₁=САўў-0,3 = 106,7 - 0,3 = 106,4;

СВўў₁=СВўў-0,3 = 108,7 - 0,3 = 108,4;

ССўў₁=ССўў-0,3 = 110,7 - 0,3 = 110,4;

Расчёт сеток

Сооруженияпроизводительностьюменее 1 м³/с,проектируютсяс плоскимисетками. Расчётсеток ведутв соответствиис требованиямиСНиП, по аналогичнойформуле длярасчёта решёток: F_сетки.=

,где:

К –коэфф. стесненияживого сечения

К =(а+с)² / а; где а– толщина проволок,= 1,2 мм;

с– размер ячейки= 2х2 мм.

К =(1,2+2)² / 1,2 = 8,53;

V_c–скоростьвхода воды всетки = 0,3 м/с;

F_сетки.=(1,25*0,3*8,53) / 0,3 = 10,66 м².

Применяем4 плоских сеткиразмером 1500 х1500 мм.

Расчёт отметкиднища береговогоколодца.

рис.8

Определениеверхней отметкисамотечнойлинии у береговогоколодца.

ССМў= ССМ - h_тр= 103,07 - (0,002*45) = 102,98.

Первоначальноотметку днищаколодца определяютна глубине одинметр от нижнейобразующейсамотечнойтрубы, она составляет

СДН= ССМў- d-1,0= 102,98 - 0,45 - 1 = 101,53;

Высотаслоя воды передсетками Н составит:

Н = САў- СДН =106,79-102,98 = 3,81 м. Зная требуемуюплощадь фильтрованияодной секцииFc/2и ширину сеткиВ, определяемглубину передсетками (Нф),для обеспеченияпропуска расчётногорасхода призаданной скоростифильтрования.Нф = (Fc/2)/ В = (10,66 / 2) / 1,5 = 3,55 м. Сравниваязначения фактическойглубины Нф иглубины Н, получаемНф

Определениетребуемогодавления насосовпервого подъёма.

Требуемыйнапор насосовопределяютпо формуле:

Н_тр=Н_г+h_вс+h_т+h_зап, где :

Н_г– геометрическаявысота подъёма,опр. как разностьотметок подачиводы на ОС, (всмеситель) иотметками водыв береговомколодце засетками САў₁;

Н_г=СОС - САў₁= 129,49-106,49 = 23 м.

h_вспотери напораво всасывающейлинии = 1,0 м.

h_т потери напорапо длине в напорныхводоводах отводозаборадо ОС.

h_т=h_н+h_мс= 1000i*L*1.1;где

L– длина трубопроводовпо заданиюравная 1100 м.

1,1 –потери напорана местныесопротивления.

Напорнаялиния состоитиз двух водоводов,по одному откаждой секцииколодца, ирассчитываетсяна пропускрасчётногорасхода дляодной секции.Трубопроводвыполнен изстальных эл.сварных труб,ГОСТ 10704-76. Расчётведётся потаблицам Шевелёвых.

Расчётныйрасход однойсекции равен:Q_р/ 2 = 0,32/2 = 0,16 м³/с = 160л/с.

диаметрнапорных водоводов– 400 мм.

скорость V= 1,27 м/с; 1000i= 5,61.

потерипо длине равны(5,61*1100) / 1000 = 6,17 м.

Потеринапора в самотечномтрубопроводесоставят:

h_н= 1000i*L*1.1= (5,61/1000)*1100*1.1= 6,78м.

Q_авар.=0,7Q_р= 0,7*0,3 = 0,21м³/с = 224 л/с.0

Потаблицам Шевелёваопределяем:

скоростьV= 1,56 м/с.; 1000i= 8.19

Потеринапора в напорномтрубопроводепри авариисоставят:

h_авар.=1000i*L*1.1 = (8.19/1000)*1100*1.1 = 9.9 м.

h_зап– запас равен1,0 м.

требуемыйнапор составит:

Н_тр= (200-177) + 1,0 +5,11 + 3,0 = 32,1 м.

Принимаем2 насоса марки12-НДС.

График совместнойработы насосови водоводовот НС 1 подъёма

Описаниерыбозагородителя

Впроекте применёнгидравлическийрыбозагордитель.

Онпредставляетсобой перфорированныетрубы в дваряда, окольцовывающиеоголовок, вкоторые подаётсясжатый воздух.Таким образомвокруг оголовкана период нерестарыбы, создаётсявоздушнаязавеса, препятствующаяпопаданию рыбыв оголовок. Востальное время(после нереста)рыбозащитадостигаетсяза счёт малыхскоростейотбора воды.

Промывкасороудерживающихрешёток

Впроекте водозаборногосооружения,заложена импульснаяпромывкасороудерживающихрешёток оголовка.Над стоякомсифонной линии,смонтированапромывнаяколонка, заряжающаясяот вакуум-насоса.Устройство,для разрядкивакуум колонны,создаёт ударнуюволну, очищающуюрешётки, отналипшего наних мусора,листьев, веток,водорослей,и.т.д.

Зоны санитарнойохраны

Зонапервого поясасанитарнойохраны, огораживаютплощадь, 100 м. нижепо течению, отствора водозаборногоузла;

300метров вышепо течению, досередины рекиот правогоберега к левому;

дограниц заливаемойпоймы правогоберега.

Зонаохраняется,в ней запрещеновсякое строительство,и пребываниелюдей, помимообслуживающегоперсонала.

Зонавторого поясасанитарнойохраны, простираетсяна 4 км. выше потечению рекиот границ зоныпервого пояса.В ней устанавливаетсяконтрольныйрежим, соответствующийтребованиямСНиП 2.04.02-84.

44

Водопроводныеочистные сооружения

Исходные данные:

Источникводоснабжения.........................................................................река

Назначениестанции.........................................................................х/пнужды

Полезнаяпроизводительность................................................... 25500 м³/сут

Полнаяпроизводительностьстанции.........................................27540 м³/сут

Периодработыстанции..........................................................24 часа в сутки

Мутностьводы (воды мутные)......................................................... 313 мг/л

Цветностьводы...................................................................................55 град.

Запах.....................................................................................................3 балла

Привкус................................................................................................3 балла

рН................................................................................................................6,8

Жёсткость......................................................................................7,3 мг-экв/л

Щёлочность...................................................................................1,5 мг-экв/л

Железо................................................................................................0,48 мг/л

Окисляемость........................................................................... . 15 мг О₂/л.

Дляудаления изводы водорослейи других различныхмакрозагрязненийиспользуютвращающиесябарабанныесетки и элементыиз тканей различнойплотности.

Определениепроизводительностиочистной станции

Очистнаястанция (ОС)рассчитыватьсяна равномернуюработу в течениисуток, если ихполная производительностьне менее 3000 м³/сут.

ПолнаяпроизводительностьОС – это суммаполезногорасхода водыподаваемойпотребителю,и расхода водына собственныенужды станции.Полезнаяпроизводительностьопределяетсяс учётом пополненияпротивопожарногозапаса воды.

Q_полезн=25500 м³/сут

Q_{нуждыстанции}= 10%*Q_полезн =2540 м³/сут.

Q_полное=27540 м³/сут

Выбор технологическойсхемы водоочистнойстанции

Технологическаясхема выбираетсяисходя изпроизводительностистанции, св-впоступающейводы, требованийк качествуочищенной воды,и технико-экономическихсоображений.

Дляданного случая,выбираемдвухступенчатуюсхему очистки.

Технологическаяцепочка: -- осветлителисо взвешеннымосадком – скорыефильтры.

Схема-- реагентная.

Обесцвечиваниеводы, т.е. удалениеиз неё коллойдов,или растворенныхпримесей,обуславливающихцветность водыосуществляетсяпосредствомкоагуляции.

Вданном случаеобеззараживаниеводы производитсяхлорированием.

Дляудаления изводы водорослейи прочих макрозагрязнений,используютвращающиесябарабанныесетки и элементыиз тканей различнойплотности.

Приданном расходе= 27540 м³/сут = 1147,5 м³/час,принимаем дверабочие барабанныесетки, плюс 1резервная.

Размерыбарабана Dx L = 1,5x 3,7 м.

Фактическаяскорость фильтрации– 7,5 м²

Средняячастота вращениябарабана – 2,6об/сек.

Размерыустановки:

• длина– 5450 м.

• ширина– 1850 м.

• Высота– 2750 м.

Мощностьэл. двигателя– 2,2 кВт

Масса– 2,8 т.

Определениедозы коагулянта

Однимиз наиболеераспространённыхи широко применяемыхна практикеприёмов снижениясодержанияснижения взвесиявляется осаждениепод действиемсил тяжести.Однако примесиобуславливающиемутность ицветностьприродных вод,отличаютсямалыми размерами,в следствиичего их осаждениепроисходиткрайне медленно,т.к. силы диффузиипревалируютнад силамитяжести. Дляускоренияпроцессовосаждения, иповышении ихэффективностиприбегают ккоагулированиюводы.

Коагуляциейпримесей водыназывают процессукрупненияколлоидныхи взвешенныхчастичек дисперснойсистемы, происходящейв результатеих взаимодействияи объединенияв агрегаты.Этот процессзавершаетсяотделениемагрегатовслипшихсячастичек отжидкой фазы.Коагуляцияколлоидоввызываетсяне толькоэлектролитамино и взаимодействиемпротивоположнозаряженныхколлоидов.

Вкачестве коагулянтовмогут применятсяследующиесоединения:

-Сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃– наиболеераспространён.

-Оксихлоридалюминия Al₂(OH)₅Cl* 6H₂O

-Алюминатнатрия NaAlO₃

-Хлорноежелезо FeCl₃*6H₂Oи т.д.

Примутности воды= 313 мг/л, и цветности= 55 град., дозакоагулянтаопределяетсяпо формуле:

D_k=4

=4 =30 мг/л.

где Ц – цветностьводы.

Дляинтенсификациипроцесса коагуляцииприменяемфлокулянтполиакриламид(ПАА). Реагентпоступает настанцию в видегеля или порошка,где из негоизготавливаютраствор.

Вданном случаедозу ПАА принимаемравной 1 мг/л.

Установкидля приготовленияраствора коагулянта

Определениеразмеров расходныхи растворныхбаков

1. Ёмкостьрастворногобака

W_раств=(Q_час* D_k*n)/ (1000*b_p*g)= (1147*30*12) / (10000*10*1) = 3.82 »4 м³/ч

где:Q_час-- часовой расходводы = 1147 м³/ч

D_k– максимальнаядоза коагулянта;

n– время накоторое заготавливаютраствор коагулянта,n = 12 часов;

b_p– концентрацияраствора коагулянтав растворномбаке, = 10%

g-- объёмный веср – коагулянта= 1 т/м³;

Принимаем4 растворныхбака ёмкостьюпо 2 м³ каждый.

Размерыбака:

• ширина b1 = 1.0 ;

• длинаL1= 2,0 м;

• высотаН1 = 1,4 м., при высотеслоя раствора= 1,05 м.

Тогдаёмкость одногорастворногобака составит:

W_раств=1,0*2,0*1,05 = 2,1 м³

2. Определяемёмкостьрасходногобака

W_{расходн}=

= 4*10 / 10 = 4 м³

в= 10% концентрацияраствора коагулянтав расходномбаке, в пересчётена безводныйпродукт.

Принимаем2 расходныхбака ёмкостьюпо 4 м³.

Размеры:

• ширинаb2= 1,0 м;

• длинаL2 = 2.0 м;

• высотаН = 2,2 м.

(привысоте слояраствора = 2,0 м.)

Расчёт установокдля обеззараживанияводы

Обеззараживаниеводы применяемоес целью уничтоженияимеющихся вней бактерий,достигаетсяобычно хлорированиемводы жидким(газообразным) хлором илирастворомхлорной извести.Для обеззараживанияводы из реки,расчётную дозухлора надоприменять болеевысокой, чемпри обеззараживанииводы из подземногоисточника.

Дозухлора устанавливаюттехнологическиманализом, израсчёта чтобы в одном литреводы поступающемк потребителю,оставалось0,3-0,5 мг хлора невступившегов реакцию(остаточногохлора.)

Хлорноехозяйстворасполагаютв отдельноразмещаемыххлораторных,где сблокированырасходный складхлора, испарительнаяи хлородозаторная.Расходный складхлора можноразмещать вотдельныхзданиях, илив плотную кхлораторной,отделяя егоглухой стенойбез проёмов.Трубопроводыподачи хлорнойводы, выполняютиз поливинилхлорида,резины, илиполиэтиленавысокой плотности.

Хлорированиепроизводитсяв два этапа:

предварительное– с дозой 3 – 5 мг/л.при поступленииводы на очистнуюстанцию;

вторичное -- сдозой 1 –2 мг/л,для обеззараживанияводы послефильтрования.

Хлораторнаяустановка длядозированияжидкого хлора.

Расчётныйчасовой расходхлора дляхлорированияводы:

первичноехлорирование

Q_сут*Dў_хл/ (1000*24) = 27540*5 / (1000*24) = 5,7 кг/ час.

вторичноехлорирование:

Q_сут*Dўў_хл/ (1000*24) = 27540*1 / (1000*24) = 1,14 кг/час.

Общийрасход хлораравен 6,96 кг/час= 167,2 кг/сут.

Оптимальныедоза хлораназначают поданным опытнойэксплуатациипутём пробногохлорированияочищаемой воды.Производительностьхлораторнойравна 167.2 кг/сут,поэтому помещениеразделеноглухой стенкойна две части(собственнохлораторнуюи аппаратную),с самостоятельнымзапасным выходомна улицу. Ваппаратнойустанавливаются3 вакуумныххлоратора

ЛОНИИ– 100, производительностьюдо 10 кг/час, сгазовым измерителем.Два хлоратораявляются рабочими,а один служитрезервным. Ваппаратнойкроме хлораторов,устанавливаем3 промежуточныххлорных баллона.Они требуютсядля задержаниязагрязненийперед поступлениемхлорного газав хлоратор израсходныхбаллонов.Производительностьрассматриваемойустановки похлору составитQ_хл=6,9 кг/час. Этовызываетнеобходимостьиметь расходныеи хлорные баллоны.

Определяемколичествобаллонов:

n_бал= Q_хл/S_бал= 7 / 0.5 = 14 баллонов,где

S_бал.– съём хлорас одного баллонабез искусственногоподогрева притем – ре 18°Св помещении,равный 0,5-0,7 кг/час.

Дляуменьшенияколичестварасходныхбаллонов вхлораторнойустанавливаетсястальные бачки– испарителиD = 0.746 м; L = 1.6м;

Такаябочка имеетвместимость500 л, и вмещаетдо 625 кг хлора.Съём хлора с1 м² боковойповерхностибочек составляетS_хл=3 кг/час. Боковаяповерхностьбочки при принятыхвыше р-рах составит3,65 м². Съём хлорас одной бочкибудет: q_б=F_бS_хл= 3,65*3 = 10,95 кг/час.

Дляобеспеченияподачи хлорав кол-ве 7 кг/ч,нужно иметь7 / 10,95 » 1 бочкуиспаритель.

Чтобыпополнитьрасход хлораиз бочки, егопереливаютиз стандартныхбаллонов ёмкостью55 л, создаваяразряжениев бочках путёмотсоса хлор-газаэжектором. Этопозволяетувеличить съёмхлора до 5 кг/часс одного баллона,и следовательносократитьколичествоодновременнодействующихрасходныхбаллонов до7 / 5 = 2 шт.

Всегобаллонов сжидким хлоромза сутки расходуется167,2 / 55 = 3 шт.

Такжев помещениихлораторнойдолжно находитсярезервныебаллоны в размерене менее 50% отсуточной потребности,поэтому предусматриваемустановку 4расходныхбаллонов, каждаябочка размещаетсяв горизонтальномположении наплатформециферблатныхвесов, чтообеспечиваетвесовой контрольрасхода хлора.

Присуточном расходехлора болееили равном 3баллонов прихлораторнойнадо предусматриватьхранение трёхсуточногозапаса хлора.Количествобаллонов наскладе должнобыть 3*3 = 9 шт. Складхлора не должениметь непосредственногосообщения схлораторной.

Основнойзапас хлорахранится внеочистной станции,на расходномскладе, рассчитанномна месячнуюпотребностьв хлоре.

Определениемесячногозапаса количествабаллонов нарасходномскладе.

n_бал=(162,7*30) / 55 = 92 баллона.Доставка баллоновс расходногосклада на очистнуюстанцию производитсяпо мере надобностиавтомашинами.

Расчёт вертикального(вихревого)смесителя.

Смесителислужат дляравномерногораспределенияреагентов вмассе обрабатываемойводы, что способствуетболее благоприятномупротеканиюпоследующихреакций происходящихзатем в камераххлопьеобразования.Смешениеосуществляетсяв течении 1-2 мин.В данном проектет.к. полнаяпроизводительностьстанции составляет27540 м³/сут целесообразноприменитьвертикальный(вихревой) смеситель.

Q_полн=27540 м³/сут

Q_час=27540 / 24 = 1148 м³/час.Принимаем двавихревых смесителяс расходом 900м³/час.

Определяемcекундныйрасход:

q_сек=1148 / 3600 = 0,31 м³/сек = 310л/сек.

Определяемплощадь горизонтальногосечения в верхнейчасти смесителя:

f_в=Q_час / V_в= 1148 / 3600 = 0,31 м³/сек = 310л/с., где:

V_в– скоростьвосходящегодвижения воды,равная 90-100 м/ч.

Определениеразмеров верхнейчасти смесителя.

Принимаемверхнюю частьсмесителяквадратнойв плане.

Вэтом случаееё сторонабудет иметьразмер:

В_в=

= = 3,5 м. Трубопроводподающийотрабатываемуюводу в нижнюючасть смесителясо входнойскоростью V_н= 1-1,2 м/с, должениметь внутреннийдиаметр 600 мм.Тогда при расходеводы q_сек= 310 л/с, входнаяскорость V_н=1,05м/с. Так каквнешний диаметрподводящеготрубопровода(D) равен625 мм, то р-р в планенижней частисмесителя вместе примыканияэтого трубопроводадолжен быть0,625 х 0,625 м, а площадьнижней частиусечённойпирамиды составитD_н= (0,625)² = 0,39 м².

Определяемвысоту нижнейчасти смесителя.

Принимаемвеличину центральногоугла a=40°(это уголмежду наклоннымистенками смесителя),тогда высотанижней частисмесителя будетравна:

h_н= 0,5*(В_в-В_н)* ctg40°/ 2 = 0.5*(3,46-0,625)*2,747 = 3,89 »4 м.

Определяемобъём пирамидальнойчасти смесителя:

W_H=

где:

f_в– площадьгоризонтальногосечения верхнейчасти смесителя;

f_н– площадь нижнейчасти усечённойпирамиды смесителя;

W_H=1/3*4*(12+0,390+

)= 19,4 м³.

Определениеполного объёмасмесителя.

W= (Q_час*t)/ 60 = 1147*1.5 / 60 = 28.68 м³., где t– продолжительностьсмешения реагентас массой воды,равная 1,5 мин.

Определениеобъёма верхнейчасти смесителя

W_в=W-W_н = 28,68-19,4 = 9,28 м³.

Определениевысоты верхнейчасти

h_в= W_в/ f_в= 9,28 / 12 = 0,77м.

Полнаявысота смесителяравна:

h_c=h_н+ h_в= 4,0+0,77 = 4,77 м.

Сборводы производитсяв верхней частисмесителяпериферийнымлотком,

череззатопленныеотверстия.Скорость движенияводы в лоткеV_л=0,6 м/с.

Вода,протекающаяпо лоткам внаправлениибокового кармана,разделяетсяна два параллельныхпотока.

Определимрасчётныйрасход каждогопотока:

Q_л= Q_час/ 2 = 1147 / 2 = 573,75м³/час.

Определимплощадь живогосечения сборноголотка:

w_л= Q_л/ V_л*3600= 573,75 / 0,6*3600 = 0,265 м².

Приширине лотка b_л=0,5 м, расчётнаявысота слояводы в лотке:

h_л= b_л/ w_л = 0,265 /0,27 = 0,98 м. Уклон лоткапринимаем i= 0.02.

Определяемплощадь всехзатопленныхотверстий встенках сборногоканала.

F₀= Q_час /V₀*3600= 1147 / 1*3600 = 0,31 м² ,где:

V₀– скоростьдвижения водычерез отверстиялотка, равная1 м/с. Отверстияприняты диаметромравным d₀= 100 мм, т.е. площадью f₀= pR²= 0.00785 м².

Определяемобщее потребноеколичествоотверстий

n₀= F₀/ f₀= 0.31 / 0.00785 = 41 шт.

Этиотверстияразмещают побоковой поверхностилотка, на глубинеh₀=110мм от верхнейкромки лоткадо оси отверстия.

Определениевнутреннегопериметра лотка

Р_л= 4*(3,5-2*(0,5+0,06)) = 9,52 м = 9520 мм.

Шагоси отверстий l₀= P_л /n₀= 9520 / 41 = 232 мм.

Расстояниемежду отверстиямиl₀-d₀= 232-100 = 132 мм.

Изсборного лоткавода поступаетв боковой карман,размеры которогопринимаем изконструктивныхсоображенийс таким расчётомчто бы в нижнейчасти разместитьтрубу для отводаводы, прошедшейсмеситель.

Расходводы протекающейпо отводящейтрубе, для подачив камеру хлопьеобразованияq_сек= 310 л/с. Скоростьв этом трубопроводе0,8-1,0 м/с, времяпребывания– не более 2 минут.Принимаемстальной трубопроводнаружным диаметром= 620 мм, при скоростидвижения в нёмводы V= 1,05 м/с; 1000i= 2.25;

V*t= 0.87 м/с * 120 с = 126 м. 1000i =0.126*2.25 = 0.28 м. – потерипо длине.

Расчёт осветлителейсо слоем взвешенногоосадка

Осветлителисо взвешеннымосадком, применяемыекак сооруженияпервой ступениводоподготовки,могут успешноработать толькопри условиипредварительнойобработкипримесей водыкоагулянтомили флокулянтом.

Осветлителиобеспечиваютболее высокийпроцент осветленияводы, и имеютболее высокуюпроизводительность,чем отстойники.

Принципработы:

обрабатываемаявода, смешеннаяс реагентами,вводится восветлительснизу и равномернораспределяетсяпо площадирабочих коридоров.Далее, водадвижется снизувверх, и проходитчерез слойранее сформированноговзвешенногоосадка, сост.из массы взвешенныхв восходящемпотоке хлопьев,которые непрерывнохаотическидвижутся, новесь слой вцелом неподвижен.Он находитсяв состояниидинамическогоравновесия,обусловленногоравенствомскорости восходящегопотока воды,и средней скоростиосажденияхлопьев. Проходячерез слойвзвешенногоосадка, водаосветляетсяв результатеконтактнойкоагуляции,и все примесисодержащиесяв воде остаютсяв слое. Осветлённаявода прошедшаячерез слойвзвешенногоосадка собираетсяс помощью сборныхжелобов, и отводитсядля дальнейшейобработки нафильтры.

Расчётныйрасход водыс учётом насобственныенужды станции

Q_час= 1147,5 м³/ час = 27540 м³/сут.

Наибольшаямутность исходнойводы – 313 мг/л.

Наименьшаямутность – 27мг/л

Цветность– 55 мг/л

Дозакоагулянта= 30 мг/л.

Определениемаксимальнойконцентрациивзвешенныхвеществ

С= М+(К*Д_К)+0,25*Ц, где:

М– количествовзвешенныхвеществ в исходнойводе = 313 мг/ л;

К– коэффициент= 1;

Д_К– доза коагулянта= 30 мг/л;

Ц– цветностьисходной воды= 55 град.

С= 313+(1*30)+0,25*55 = 356,7 мг/л.

Принимаемвремя уплотненияосадка Т = 3 часа,тогда средняяконцентрацияосадка d= 24000 г/м³ = 24 кг/м³(табл.29)¹.

Определениеколичестваводы теряемойпри сбросеосадка изосадкоуплотнителят.е. при продувкеосветлителя.

q_ос=

*100%, где:

С– максимальнаяконцентрациявзв. веществ,= 356,7 мг/л;

М– количествовзвеси на выходеиз осветлителя= 8-12 мг/л;

d_ср– средняяконцентрациявеществ восадкоуплотнителе= 24000 г/м³;

К_ср– коэфф. разбавленияосадка = 1,2-1,5.

q_ос=

= 1.73%

Потеряводы при продувке(т.е при сбросеосадка):

(1147*1,73) / 100 = 19,85 м³/час.

Определениеплощади осветлителя.

Максимальноесодержаниевзвеси поступающейв осветлительсоставляет

356,7мг/л, следовательно,скорость восходящегопотока водыв зоне осветления,V_з.о.= 1 мм/с, а коэфф.распределенияпотока К = 0,75 (табл.30,стр.110)²

F_осв= F_з.о+F_з.от.=

,где:

F_з.о– площадь зоныосветления,м²;

F_з.от– площадь зоныотделенияосадка, м²;

Q_расч– расчётныйрасход воды

V_з.о.– скоростьвосходящегопотока в зонеосветления,мм/сек;

K– коэфф. распределенияводы междузоной осветленияи осадкоуплотнителем,= 0,75

a= 0,9;

F_осв.=

= 357,11 м.

Таккак площадьодного осветлителяв плане не должнапревышать 100 –150 м², принимаем6 осветлителей.Площадь каждогоиз двух коридоровосветлителябудет равна:f_кор= 118,05 / 6 = 19,67 м².

Ширинукоридора принимаемв соответствиис размерамибалок, равной:

b_кор=2,6 м, тогда длина, l= 19,92 / 2,6 = 7,66 м.

Ширинаосадкоуплотнителявыше окон дляприёма осадка,

b_о.у.= 19,67 / 7,66 = 2,56 м.

Водораспределительныйдырчатый коллектор,размещённыйв нижней частикоридоровосветлителярассчитываемна наибольшийрасход воды.

Определениерасхода водыпроходящегочерез водораспределительныйдырчатый коллектор.

q_кол=1147,5 / 6 / 2 = 95,62 м³/час = 27л/с.

Скоростьвхода воды вколлектор –0,5-0,6 м/с, принимаемдиаметр = 250 мм,тогда скоростьбудет равна0,55 м/с.

Т.к.во второй половинедырчатогоколлектораскорость становитсяменее

0,5 м/с,принимаемколлектортелескопическойформы, сваренныйиз трёх трубдиаметром250,200,150 мм равнойдлины. Скоростьвыхода водыиз отверстийдолжна бытьV₀=1.5 -- 2.0м/c.Принимаем V₀= 2,0 м/с, тогда площадьотверстийраспределительногоколлекторасоставит:

f₀= q_кол / V₀= 0,027 / 2 = 0,0135 м² = 135 см².

Принимаемдиаметр отверстий= 20 мм, тогда площадьодного отв. =3,14 см².

Определяемколичествоотверстий вкаждом коллекторе

n₀= 135/ 3,14 = 43 отверстия.

Водосборныежелоба с затопленнымиотверстиямидля сбора воды.

Желобаразмещены взоне осветления,в верхней частиосветлителя,вдоль боковыхстенок коридоров.

Определениерасхода водына каждый желоб.

q_ж=

,= = 38,85 м3/час = 0,0099 м³/с,где

Q_час– часовойрасход воды;

n– количествоосветлителей;

Ширинажелоба прямоугольногосечения:

b_жел=0,9 * q_жел^0,4= 0,9 * (0,0099)^0,4 = 0,14 м = 14 см.

Затопленныеотверстияразмещаютсяв один ряд повнутреннейстенке желоба,на 7 см ниже еговерхней кромки,тогда глубинажелоба в егоначале и концебудет равна:

Глубинажелоба:

h_{начальное}= 7+1,5*(b_жел/2)= 7+1,5*(14/2) = 17,5 см.

h_{конечное}= 7+2,5*(14/2) = 24,5 см.

Определениеплощади отверстийв стенке желоба

= = 0,015 м² = 155 см. где:

q_желоба– расход водына каждый желоб;

m-- коэфф. расхода= 0,65;

g– ускорениесвободногопадения;

h– разностьуровней водыв осветлителеи в желобе равная0,05 м.

Определениеколичестваотверстий

n_отв=f_отв /f_{одн.отв}= 155 / 3,14 = 50 отверстий.

шаготверстий: е= l / n = 9.4/ 50 = 0.188 м = 19 см.

Осадкоприёмныеокна

Площадьосадкоприёмныхокон определяемпо расходу водыкоторый поступаетвместе с избыточнымосадком восадкоуплотнитель.

Q_ok= (1-K) * Q_расч =(1-0,75)*192 = 48 м³/час.

Скаждой стороныв осадкоуплотнительбудет поступатьQ_ok= 48 / 2 = 24 м³/час водыс избыточнымосадком.

Площадьосадкоприёмныхокон с каждойстороны

f_ok=Q_ok/V_ok=24/36 = 0.66 м², гдеV_ok– скоростьдвижения водыс осадком вокнах, = 36-54 м/час.Высота оконh=0,2 м, тогда их общаядлина с каждойстороны осадкоуплотнителяравна: l_ок= 0,66 / 0,2 = 3,33 м.

Устраиваемс каждой стороныосадкоуплотнителяпо горизонтали

10 окон0,2х0,33 м. При длинеосадкоуплотнителяравной 7,66 м, и 10окнах, шаг осипо горизонталисоставит: 7,66 / 10 =0,76 м. Расстояниемежду двумясоседнимиокнами приширине окна= 0,33 м, будет равна: 0,76-0,3 = 0,43 м.

Дырчатыетрубы для сбораи отвода воды

Дырчатыетрубы из зоныотделенияосадка в вертикальномосадкоуплотнителеразмещаютсятак, чтобы ихверхняя образующаябыла ниже уровняводы в осветлителене менее 0,3 м, ивыше верхаосадкоприёмныхокон не менее1,5 м.

Определениерасхода водычерез каждуюсборную трубу

Q_сб=

=

= 23,58 м³/час = 6,55 л/с= 0,0065м³/сек.

гдеQ_oc– потеря водыпри продувке= 1,73%.

Такимобразом, Q_ос= (192*1,73) / 100 = 3,32 м³/час.

Т.кскорость вустье сборнойтрубы должнабыть не более0,5 м/сек, принимаемдиаметр трубыравным 150 мм,V = 0,49 м/с. Диаметротверстий равен15-20 мм, площадьотверстий прискорости входаводы в них равной1,5 м/с, должна быть:

=0,0043 см² при отверстияхдиаметром 18мм, площадькаждого будетf₀= 2,54 см.

Потребноеколичествоотверстий:

n₀= 43 / 2,54 = 17 шт.

Принимаем17 отверстий сшагом 7,66 / 17 = 0,45 м.

Фактическаяскорость входаводы в отверстияравна:

Vў_отв= Q_сб/ f₀* n = 0,0065 / 0,000254*17 = 1,5 м/сек.

Определениевысоты осветлителя

Высотаосветлителясчитая от центраводораспределительногоколлекторадо верхнейкромки водосборныхжелобов равна:

Н_осв=

где:

b_кор– ширина коридораосветлителя= 2,6 м;

b_желоба -- ширина одногожелоба = 14 см = 0,14м.;

a-- центральныйугол, образуемыйпрямыми проведённымиот оси водораспределительногоколлекторак верхним точкамкромок водосборныхжелобов, равный30 градусам.

Н_осв=

=4,83м.

Высотапирамидальнойчасти:

h_пир=

= = 1,55м. где:

а– ширинакоридора понизу = 0,4 м.

a₁– центральныйугол наклонастенок = 70°.

Высотузащитной зонынад слоем взвешенногоосадка принимаемh_защ= 1,5 м.

Высотаслоя взвешенногоосадка вышеперехода наклонныхстенок осветлителяв вертикальныебудет равна:

h_верт= H_осв-h_защ-h_пир= 4.83-1.5-1.55 = 1.78 м.

Общаявысота зонывзвешенногоосадка равна:

h_верт+h_пир / 2 = 1,78 + 1,55 / 2= 2,55 м.

Верхнююкромку водоприёмныхокон располагаемна 1,5 м. ниже поверхностиводы в осветлителе,тогда верхняякромка этихокон высотой0,2 м будет размещатьсяна уровне:4,83-1,5-0,2 = 3,13 м. от днаосветлителяили на уровнеравном: 3,13-0,2 = 2,93 м.выше осиводораспределительногоколлектора(здесь 0,2 м – эторасст. от днаосветлителядо оси коллектора.)

Низосадкоприёмныхокон долженбыть на 1,5 – 1,75 м.выше переходанаклонныхстенок зонывзвешенногоосадка в вертикальные.

Врассматриваемомслучае высотаравна: 4,83-(1,55+1,5+0,2) = 1,58 м,что удовлетворяеттребуемымусловиям.

Продолжительностьпребыванияосадка в осадкоуплотнителе.

Объёмосадкоуплотнителясоставляет:

W= l_kop*

где:

l_op-- длинаосадкоуплотнителя,= 7,66 м.

b_oy -- ширинаосадкоуплотнителявыше окон дляприёма осадка= 2,56 м.

h_верт– высота слоявзвешенногоосадка вышеперехода наклонныхстенок

осветлителяв вертикальные.

h_пир– высота пирамидальнойчасти осветлителя

W= 7.66*(2.56*1.78+2*(

))= 50.10 м³

Определениеколичестваосадка поступающеев осадкоуплотнитель:

Q_ос=С*Q_расч= 0,356*192 = 68,35 кг. где :

С– максимальнаяконцентрациявзв. в-в. равная356 мг/л.

Q_расч– расчётнаяпроизводительностьодного осветлителя= 192 м³/час.

Средняяконцентрацияосадка (по сухомувеществу) d_ср=24 кг/м³ (по табл.29)¹

Продолжительностьпребыванияосадка в осадкоуплотнителе

Т= W*d_cp/ Q_oc= 50,10*24 / 68,35 = 17,59 час. т.е.более 3 часовкоторые принятыпри определенииконцентрацииосадка в водепродуваемойиз осадкоуплотнителя.

Дырчатыетрубы для удаленияосадка

Приобъёме осадкоуплотнителяW_oc= 50,10 м³, и егоопорожненииза 15 минут (0,25 часа),через каждуюосадкосброснуютрубу, долженпроходитьрасход:

Q_ос= W_ос/ 2*t = 50.10 / 2*0.25 = 100.2 м³/час= 27,83л/с = 0,02783 м³/сек.

Прискорости движенияводы в концетрубы V= 1,1 м/с, диаметрсоставит175 мм.Скорость входаводы в отверстия= 3 м/с, при этомплощадь отверстийсоставляет:

Sf_o= Q_oc/ V₀= 0.0278 / 3 = 0.0092 м² = 92 см.

Принимаемотверстиядиаметром 20мм, и площадьюf_отв= 3,14 см.

Потребноеколичествоотверстий: n= Sf_отв/ f_o= 92 / 3,14 = 30 шт.

Принимаем 30отверстий сшагом оси: 7,66 / 30= 0,25 м.

Расчёт скорыхбезнапорныхфильтров скварцевойзагрузкой.

Водапоступающаядля окончательногоосветленияна фильтры,после выходаиз осветлителейдолжна содержатьне более 8 – 12 мг/лвзвешенныхвеществ. Послефильтрования,мутность водыпредназначеннойдля хозяйственно-питьевых целейне должна превышать1,5 мг/л. (СНиП 2.04-02.84)

Помимовзв. веществфильтры должнызадерживатьбольшую частьмикроорганизмови микрофлорыи понижатьцветность водыдо 20 °

Скорыйбезнапорныйфильтр представляетсобой резервуарзагруженныйслоями пекаи гравия, крупностькоторых возрастаетсверху вниз.Верхний слойтолщиной 0,7 м.называетсяфильтрующими состоит изчистого кварцевогопеска с диаметромзёрен 0,5-1,2 мм. Высотаслоя воды надповерхностьюзагрузки фильтрадолжна бытьне менее 2 м.

Фильтрующийслой пескалежит на поддерживающихслоях пескаи гравия, назначениекоторых предотвратитьвымываниемелкого пескаи способствовать

болееравномерномураспределениюводы по площадифильтра. Поддерживающиегравийные слоисоприкасаютсяс распределительнойтрубчатойсистемой собирающейпрофильтрованнуюводу котораязатем отводитсяв резервуарчистой воды.

Впроцессе фильтрованиязасоряетсязернистаязагрузка иувеличиваютсяпотери напорав фильтре. Когдапотери достигаютпредельнодопустимойвеличины (2,5-3 м),фильтр отключаетсяи производитсявосстановлениефильтрующейспособностизагрузки путёмпромывки фильтраобратным токомводы.

Вовремя промывки,промывная водаподаётся враспределительнуюсистему, и далееснизу вверхв фильтрующийслой, которыйона расширяет(взвешивает).

Дойдядо верхнейкромки промывныхжелобов, промывнаявода вместес вымытыми еюзагрязнениямипереливаетсяв желоба, а изних в боковойкарман и отводитсяна сооруженияоборота промывнойводы.

Интенсивностьпромывки –12-18 л/(с*м²)

Расчётнаяскорость фильтрования- 6 – 10 м³/час

Полезнаяпроизводительностьстанции = 27540 м³/сут= 1168 м³/час = 324,4 л/с

Определениесуммарнойплощади скорыхфильтров

F=

,где:

Т– продолжительностьработы станциив течении суток= 24 часа.

V_рн -- расчётнаяскорость фильтрования= 6 м/час. (при нормальномрежиме эксплуатации).

n– количествопромывок фильтрав сутки = 2

w-- интенсивностьпромывки

t₁– продолжительностьпромывки = 0,1 часа.

t₂– время простояфильтра в связис промывкой= 0,33 часа.

F=

= 210 м².

Определениеколичествафильтров

N=

= 0.5* = 7 шт.

Площадьодного фильтрасоставит:

210 / 7= 30 м²; размерыв плане 5х6 м.

Скоростьфильтрованияпри форсированномрежиме составит:

V_р.ф= V_р.н.*(N/ N-N₁)= 6*(7 / 7-1) = 7 м/ч; где:

N– количествофильтров

N₁ -- количествофильтров находящихсяв ремонте = 1,следовательноскорость фильтрованияпри форсированномрежиме отвечаеттребованиям.

Подборсостава загрузкифильтра

1. Высотафильтрующегослоя h_ф= 700мм.

2. Диаметрзёрен – d_мин= 0,5 мм; d_макс = 12,5 мм.

3. Эквивалентныйдиаметр зёренd_э= 0,7 мм.

4. КоэффициентнеоднородностиК_н = 2,0

5. Поддерживающиеслой имеютобщую высоту500 мм. и крупностьзёрен 2-32 мм.

Расчетраспределительнойсистемы фильтра

Впроектируемомфильтре распределительнаясистема служиткак для равномерногораспределенияпромывной водыпо площадифильтра, таки для сборапромывной воды.

Интенсивностьпромывки принята w = 12 л/с*м².

Определениеколичествапромывной водынеобходимойдля одногофильтра.

q_пр= F*w= 30*12 = 360 л/c

Диаметрколлекторараспределительнойсистемы определяемпо скоростивхода промывнойводы, d_кол= 600 мм., что прирасходе 360 л/ссоответствуетскорости V_кол= 1.13 м/с.

Площадь днафильтра, приходящаясяна каждое ответвлениераспределительнойсистемы прирасстоянияхмежду ними m= 0,27 м и наружнымдиаметре коллектораравным 630 мм,составит:

f_отв=((6-0,3) / 2) * 0,27 = 0,72 м²

Расходпромывной водыпоступающейчерез одноответвлениеравен:

q_отв= f_отв*w = 0,72* 12 = 8,7 л/с.

Принимаемтрубы ответвленийd_отв= 80 мм, тогда, скоростьвхода воды вответвлениебудет V=1,14 м/с, что не превышаетрекомендованнойскорости.

Внижней частиответвленийпод углом 60°к вертикали,предусматриваютсяотверстиядиаметром 10 –12 мм.

Отношениеплощади всехотверстий вответвленияхраспределительнойсистемы(Sf₀)к площади фильтра(F) принимаемравным 0,25 – 0,3%.

Определениесуммарнойплощади отверстий

Sf₀= 0.25*30 / 100 = 0,075 м² = 750 см²,

Придиаметре отверстий-- б₀ = 14 мм, площадьотверстия -- f₀= 1,54 см., следовательнообщее количествоотверстий враспределительнойсистеме каждогофильтра n₀= Sf₀/ f₀= 750 / 1,54 = 487 штук.

Общееколичествоответвленийна каждом фильтрепри расст. междуосями ответвлений= 0,27 м, составит:(5/0,27)*2 = 37 шт.

Количествоотверстийприходящихсяна каждое ответвление= 487 / 3 = 14 шт.

Длинкаждого ответвленияl_отв= (60-0,63) / 2 = 2,7 м.

Шаготверстий наответвлении:l_о= l_отв/ 14 = 2,7 / 14 = 0,19 м.

Отверстиярасплогаютсяв два ряда вшахматномпорядке подуглом = 60°к вертикальнойоси трубы. Дляудаления воздухаиз трубопроводаподающего водуна промывкуфильтра, в повышенныхместах распределительнойсистемы предусматриваемустановкустояков воздушниковдиаметром75-150 мм, с автоматическимустройствомдля выпускавоздуха.

Расчётустройств сбораи отвода водыпри промывкифильтра.

Сбори отвод загрязнённойводы при промывкескорых фильтров,осуществляетсяс помощью желобов,размещаемыхнад поверхностьюфильтрующейзагрузки. Прирасходе промывнойводы на одинфильтр q_пр= 360 л/с, и количествежелобов n= 3, расход водыприходящийсяна один желоб,составит:

q_ж= 360 / 3 = 120 л/с = 0,12 м³/с.

Расст.между осямижелобов равно:6 / 3 = 2 м.

Определениеширины желоба:

В= К*

= 0,45 м., где:

а-- отношениевысоты прямоугольнойчасти желобак половине егоширины равное1,5;

К– коэфф. принимаемыйравным 2,1 дляжелобов с треугольнымоснованием.

Определениевысоты прямоугольнойчасти желоба

h_пр= 0,75В = 0,75*0,45 = 0,34 м.

Полезнаявысота желоба(с учётом толщиныстенки) равна:

h= 1,25В = 1,25*0,45 = 0,56 м

Конструктивнаявысота желобас учётом толщиныстенки

h_k= h+0,08= 0,56+0,08 = 0,64 м.

Поданным таблицы40 (учебник "Очисткапитьевой итехническойводы"), размерыжелоба будутравны: В = 0,45 м; h_k= 0,64 м; V= 0.65 м/с.

Высотакромки желобанад поверхностьюфильтрующейзагрузки, приН = 0,7 и

l= 45%, Dh_ж= (0,7*45) + 0,3 = 0,62 м.,где l– относительноерасширениефильтрующейзагрузки (%).

Расчётсборного канала.

Загрязнённаяпромывная водаиз желобовскорого фильтрасвободно изливаетсяв сборный канал,откуда отводитсяв сток. Посколькуфильтр имеетплощадь

равную27,85 м², то он устроенс боковым сборнымканалом, непосредственнопримыкающемк стенке фильтра.При отводепромывной водыс фильтра, сборныйканал долженпредотвращатьсоздание подпорана выходе водыиз желобов,поэтому расст.от дна желобадо дна боковогосборного каналадолжно

бытьне менее Н_кан=

+0,2= 0,7 м., где:

q_кан– расход водыв канале.

b_кан– минимальнодопустимаяширина каналапринимаемаяравной 0,7 м.

Скоростьдвижения водыв конце сборногоканала приразмерах поперечногосечения f_кан = 0,7*0,7 = 0,49м², составит:

V_кан= q_кан/f_кан = 0,375 / 0,49 = 0,77м/с.

Определениепотерь напорапри промывкефильтра

Потеринапора слагаютсяиз следующихвеличин:

1. потеринапора в отверстияхтруб распределительнойсистемы фильтра

h_p.c.=

= 4.75 м., где:

V_кол– скоростьдвижения водыв коллекторе, м/с;

V_р.т– то же, в распределительныхтрубах, м/с;

a-- отношениесуммы площадейвсех отверстийраспределительнойсистемы к площадисечения коллектора= 0,25.

2.Потери напорав фильтрующемслое

h_ф= (а + в*w)*Н_ф= (0,76+0,017*14)*0,7 = 0,67 м., где, а, в – параметрыпеска с крупностью0,5 –1 мм.

3. Потери напорав гравийныхподдерживающихслоях

h_п.с.= 0,022*Н_п.с*w= 0,022*0,5*14 = 0,132 м.

4.Потери напорав трубопроводеподводящемпромывную водук общему коллекторураспределительнойсистемы.

приq= 360 л/с; d= 600 мм; V= 1,21 м/с, гидравлическийуклон i= 0,00293, при общейдлине трубопроводаравной 100 м.

h_п.т= i*l= 0,00293*100 = 0,29 м.

5.Потери напорана образованиескорости вовсасывающеми напорномтрубопроводе.

h_ос= V²/2g = 2,84²/ 2*9,81 = 0,3 м.

Скоростьв патрубкахнасоса d= 300 мм, составит2,42 м/с. При двуходновременнодействующихцентробежныхнасосах 12НДС,каждый из которыхподаёт 50% расходапромывной воды.

6.Потери напорана местныесопротивленияв фасонныхчастях и арматуре

h_м.с.=

= (2*0,984+0,26+0,5+0,92)* = 0,23 м.

Коэффициентыместных сопротивлений:

• дляколена = 0,984

• длязадвижки = 0,26

• длявхода во всасывающуютрубу = 0,5

• длятройника = 0,92

Полнаявеличина потерьнапора припромывке скорогофильтра составит:

SH= 4,75+0,67+0,132+0,26+0,23 = 6,19 м.

Геометрическаявысота подъёмаводы от дна РЧВдо верхнейкромки желобовнад фильтромбудет:

h_геом= 0,7+1,2+4,5 = 6,4 м., где:

0,7 м– высота кромкижелоба надповерхностьюфильтра ;

1,2 м– высота загрузкифильтра;

4,5 м– глубина водыв резервуаре;

Определениенапора, которыйдолжен развиватьнасос при промывкефильтра

H= h_г+Sh+h_з.н= 6,4+6,43+1,5 = 14,33 м., где h_з.н– запас напорана первоначальноезагрязнениефильтра.

Дляподачи водыв количестве360 л/с , принимаемодин насос (дляодного фильтра),марки Д2000-21(16НДн),с подачей 1980м³/час, и напором21м. Мощностьдвигателя –160 кВт, частотавращения – 985об/мин, КПД = 80%.

Кромеэтого устанавливаетсяодин резервныйнасос.

Использованиеводы от промывкифильтров

Вцелях уменьшениярасхода водыдля собственныхнужд станции,целесообразноустройствосооруженийпозволяющихповторно использоватьсбросную водупосле промывкифильтров. Принимаемповторноеиспользованиепромывной водыфильтров скратковременнымзадержаниемеё в аккумулирующихёмкостях.Предварительнопромывная водапропускаетсячерез песколовку.

Определениерасхода водына одну промывкуфильтра

q= f_ф*w*60*t₁= 30*15*60*7 = 189 м³

Вкачествеаккумулирующейёмкости принимаемдва промывныхбака ёмкостьюпо 190 м³ каждый.

Отношение Н/Д = 1/3; при Н = 3 м,и Д = 9 м ЮW_бака= 190 м

Определениечисла промывокв сутки

Sn_пр. = N_ф*n_пр= 7*2 = 14

Интервалвремени междусбросами промывнойводы:

Т= 2*14/24 = 1,16 часа или 1час 10мин.

Полагая,что повторноиспользуется95% воды, а 5% теряется,определяемпараметрынасосной установки:

а).Насоса дляперекачкиосветлённойводы на фильтры:

Объёмводы: Q = 189*0,95 =151,2 м³

Производительностьнасоса приперекачке втечении 0,33 часа:

q= Q₁/ t₁= 151.2 / 0.33 = 458.18 м³/час.

Манометрическийнапор насоса: Нн = 6,8+6,7 = 13,5 м., где:

6,8 –разность отметокгоризонта водыв фильтре, идна аккумулирующейёмкости.

6,7 –потери напорав трубопроводеот резервуаровдо фильтров.

б).Насоса дляперекачкишламовой водыиз аккумулирующейёмкости вканализацию.

Объёмводы Q= 186*0,2 =37 м³

Производительностьнасоса припродолжительностиперекачкиосадка = 10 минут

q= Q₂/ t₂= 37/ 0,17= 2 м³/час

Длительностьотдельныхопераций повторногоиспользования

промывнойводы

табл.17

№	Наименованиеоперации	длительностьоперации ( мин)	времяс начала промывки(мин)
1	Промывкафильтра (взрыхление)	7	7
2	Пробегсбросной водыот фильтрачерез песколовкув акумулир.ёмкость	10	17
3	Осветлениезалпа промывнойводы в аккумулирующейёмкости	50	67
4	Перекачкаосветлённойводы на фильтр	30	97
5	Перекачкаосевшего врезервуареосадка в канализацию	15	112
6	Резерввремени	7	119

Песковое хозяйство

Кварцевыйпесок исп. вкачестве загрузкифильтра, долженбыть очищенот примесейи иметь определённыйгранулометрическийсостав.

Объёмпеска загруженныйв фильтр W_n= N_ф*f_ф*Н_з= 7*30*0,7 = 147 м³ где:

N_ф– количествофильтров

f_ф– площадь одногофильтра

Н_з– высота фильтрующегослоя.

Годоваяпотребностьв дополнительномколичествепеска (10% догрузка)

W_д= W_н*0,1= 147*0,1 = 14,7 м³. Принимаемчто в карьерномсырье содержится55% песка пригодногодля загрузкифильтра:

W_n= 147*100 / 55 = 267 м³

W_g= 14,7*100 / 55 = 26,7 м³

Принимаемасфальтированнуюпесковую площадкус размерамив плане

30х15 м т.е. площадью465 м^2..

Определениеёмкости РЧВ

V= W_рег+3W_макс+3W_пожарн+W_н.с.-3W_н.с.1

W_рег= 0

3W_макс= 1164,38+1325,58+1241,16 = 3731,09 м³

3W_пож.= (60*60*60*3) / 1000 = 648 м³

W_н.с.= 0,05*Q_сут= 0,05*24123 = 1206,15 м³

3W_нс.1= 3018 м³

V= 3731,09+648+1206,15-3018 = 2568 м³.

Т.к.количестворезервуаровдолжно бытьне менее 2, топринимаем 2резервуарапо 1284 м³.

1В.Ф. Кожинов.Очистка питьевойи техническойводы.

2В.Ф. Кожинов.Очистка питьевойи техническойводы

1В.Ф. КожиновОчистка питьевойи техническойводы.

68

Обработкапромывных води осадка.

Втехнологииобработкипромывных вод,и осадка предусматриваютсярезервуары-усреднителипромывных вод,сгустители,накопителии площадкиподсушиванияосадка.

Резервуар-усреднительпромывных водрассчитываетсяна 2 промывкифильтра.

Определениеобъёма резервуара-усреднителя

W_р= 1,25*W_пр= 1,25*378 = 473 м³

СогласноСНиП 2.04.02-84 (прил.9),принимаем дварезервуара-усреднителя

ёмкостью240 м³ каждый.Размеры резервуаров– 8х8х4 м.

Врезервуар-усреднительвстроена небольшаяпесколовкадля задержанияпеска, вымытогоиз фильтра приего промывке.

Сгустителис медленныммеханическимперемешиваниемисп. для ускоренияпроцесса уплотненияосадка.

Продолжительностьцикла сгущения:

--наполнениесгустителя– 0,5 часа;

--сгущение – 10часов(СНиПстр.119)

--последовательнаяперекачкаосветлённойводы и сгущённогоосадка – 0,5 ч.

Итого: Т = 0,5+10+0,5 = 11 час.

Объёмсгустителя:

W_с= 1,3*К_р.о*W_oc= 1.3*1.5*540 = 1053 м³, где:

К_р.о– коэфф. разбавленияосадка (п.6.74 СНиП)

W_oc– объём осадочнойчасти сооружения.

Принимаемдва сгустителядиаметром 12 м,и рабочей глубиной= 4 м.

Накопителипредусматриваютсядля обезвоживанияи складированияосадка, с удалениемосветлённойводы и водывыделившейсяпри его уплотнении.Расчётныйпериод подачиосадка в накопитель,следует применятьне менее 5 лет.

Определениеобъёма накопителя

W_нак=

,где

Р– среднее значениевлажностиосадка.

Р_ос1= 90%; Р_ос2 = 85%; Р_ос3= 82%; Р_ос4 = 81%; Р_ос5= 80%;

r-- плотностьосадка пятилетнегоуплотнения.(т/м³)

r₁= 1,05; r₂ = 1,08; r₃= 1,09; r₄ = 1,1; r₅= 1,11.

W_нак=

м³.

Числосекций накопителя:

принимаемчетыре секцииработающиепопеременнопо годам, приэтом напускосадка предусматриваетсяв одну секциюв течении года,с удалениемосветлённойводы.

Расчёт годовыхэксплуатационныхзатрат на станцииводоподготовки.

Расчётзаключаетсяв определениисебестоимостиочистки 1 м³воды.

Себестоимостьочистки равна:

S= C / Q_год , где:

С– годовыеэксплуатационныерасходы;

Q_год– годовой расходводы м³/год;

Q_год= Q_сут*Т_год*0,8= 27540*365*0,8 = 8041,680 тыс. м³/год.

Определениегодовых эксплуатационныхрасходов

С =С_р+С_э+С_з.п.+С_т.в.+С_т+С_т.р.где:

С_р– затраты нареагенты:

С_р= Q_сут*Д_р*Т_оч.*Ц_р*10^-6, (тыс.руб.), где:

Д_р– доза реагента(средняя мг/л);

Т_оч– количестводней необходимыхдля очисткив течении года;

Ц_р– стоимостьреагентов (руб./т), равную:

C_Al2(SO4)3= 27540*30*365*50*10^-6= 15,07815тыс.руб.

С_ж.хлор= 27540*6*365*70*10^-6 = 4,2218 тыс.руб.

С_паа= 27540*1*365*150*10^-6 = 1,50781 тыс.руб.

Итого:С_р = 52773+14776+5277 = 20,80776 тыс.руб.

С_э– затраты наэлекроэнергию:

С_э= N*Ц*Т (тыс.руб.), где:

N– мощность всехэл. двигателей,без учёта резервных,

N= 0,8 N_у= 987 кВт.

Ц– цена одногокВт/час = 0,18 руб.

Т_исп– время использованияоборудованияза год. ( 8760 час.)

С_э=987*0,18* 8760 = 1,55630 тыс.руб.

С_з.п.– затраты назаработнуюплату производственныхрабочих, сучётом премиальных.Исходя изпроизводительностистанции, поукрупнённымпоказателямпринимаем 70рабочих сосредней ставкой600 руб./месяц.

С_з.п.= 1,3*N*Ф_з*n, где:

N– число рабочих;

n– количествомесяцев в году;

1,3 –коэфф. учитывающийразмер премиальногофонда;

Ф_з– месячнаязаработнаяплата одногорабочего.

С_з.п.= 1,3*70*600*12 = 655,2 тыс.руб.

С_т.в– затраты натехническуюводу, расходуемуюна промывки:(тыс.руб.)

С_т.в= Q*Ц_в где:

Q– годовой расходводы на промывку:

Q= q_пр*n_пр*t*N_ф*Т,= 32*2*6*7*365 = 981120 м3/год, где:

t– продолжительностьпромывки; (мин.)

n_пр– количествопромывок всутки;

N_ф– количествофильтров;

Т– количестводней в году;

q_пр– расход промывнойводы (м³/мин.)

Ц_в– цена 1 м³ воды.(руб.)

С_т.в.= 981120*686 = 871,357 тыс.руб.

затратына топливо, илитепловую энергию

С_т= Q_т*Ц_т*1,2 где:

Q_т– годовой расходтепла, = 573,4 Гкал/год;

Ц_т– тариф на однуГкал, =83,25 руб;

1,2 –коэфф. учитывающийтеплоснабжениеОС от котельной.

С_т= 573,4*83,25*1,2 = 57,28266 тыс.руб.

С_т.р.– затраты натекущий ремонт,размер которыхпринимаем впроцентах отих стоимости.

дляоборудования– 3,8 % (стоимостьоборудованияпринимаемравной 216 тыс.руб)

длязданий и сооружений– 0,7%. (стоимостьсооруженийпринимаемравной 1600 тыс.руб)

С_тр= С_об*0,038+С_с*0,007= 216000*3,8+1600000*0,7 = 1940,80 тыс.руб.

Итого:С = 2080776+1556300+655200+871357+5728266+1940800 = 12832699руб = 12,832699 тыс.руб.

Себестоимостьочистки 1 м³воды составит:

S= 8041680 / 12832699 = 0,626 руб

65