Водоснабжение и очистка сточных вод

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ  СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКАЯ  ОТКРЫТАЯ АКАДЕМИЯ ТРАНСПОРТА

 

 

 

Контрольная работа

 

 

Водоснабжение и очистка сточных вод

 

 

 

 

 

 

Специальность: 140104 (промышленная теплоэнергетика)

Факультет: Транспортные сооружения и здания

Кафедра: Теплоэнергетика и водоснабжение  на железнодорожном транспорте

Курс: 4

Шифр: 0960-п/ПТ-3078

Выполнил: Атаханов А.Г.

Принял:

 

 

 

Москва 2013 г

 

Таблица 1

N п/п	Исходные данные
1	Расход воды, : хоз.- питьевые нужды Контур 1 Контур 2	1400 1100 200
2	Качество исходной воды: мутность, ; цветность, град; солесодержание,	300 20 350
3	Отметка земли у очистной станции	12
4	Потеря воды в контуре 2, % контур 2: потери с осадком	1,0 8
5	Температура воздуха по смоченному термометру, С	16
6	Перепад температуры, С	6
7	Скорость фильтрования, м/ч	6
8	Интенсивность промывки,	10
9	Рассчитываемый тип охладителя: брызгальный бассейн градирня	+
10	Напор перед соплами, м вод.ст.	6

 

1. Подготовка воды для промышленного водоснабжения.

Вода, растворы и суспензии играют важную роль во многих производственных процессах. Каждый производственный процесс  предъявляет свои требования к качеству воды. Особое внимание следует уделять  назначению подпиточной воды и вопросам повторного использования и циркуляции воды, важность которых в данное время возрастает.

Следует контролировать следующие  показатели качества циркуляционной воды:

• содержание сульфатов и карбонатов щелочноземельных металлов для предотвращения их осаждения;
• количество всех растворенных неорганических солей - для предотвращения повышения электропроводности воды и усиления коррозии;
• количество разлагающихся органических веществ, солей аммония и фосфатов, способствующих росту аэробных и анаэробных бактерий;
• содержание детергентов - для предотвращения пенообразования;
• температуру, чтобы избежать промежуточного охлаждения или сброса излишне горячей воды в реку.

 

 

2. Выбор схемы осветления воды и составление высотной схемы.

 

Исходя из качества исходной воды (мутности и цветности), а также  расчетной производительности станции, в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-84 выбирают расчетную схему осветления (Табл. 2) и составляют схему водопровода (Рис. 1).

Высотную схему начинают составлять с наиболее низко расположенного сооружения - резервуара чистой воды. При  определении отметок уровня воды в элементах сооружений водоочистной станции за начальную отметку  принимают отметку поверхности  земли площадки водоочистной станции  Zo.

Таблица 2

Рекомендации  по выбору схемы осветления воды при  ее обработке 

с применением  коагулятов

Сооружения  станции  очистки воды	Условия предпочтительного применения
	по  качеству исходной воды		по  производительности станции, м3/сут
	мутность, мг/л	цветность, мг/л
Вертикальные отстойники и фильтры	до 2500	любая	до 3000
Осветлители со взвешенным осадком и фильтры	до 2500	любая	более 3000
Горизонтальные отстойники и фильтры	до 2500	любая	более 30000
Контактные осветлители	до 150	до 150	любая

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема водопровода:

I - река, II - сооружения очистки воды, III - промышленное предприятие,

1 - водоприемный оголовок; 2 - береговой водоприемный колодец, совмещенный

с насосной станцией I подъема; 3 - смесители; 4 - блок осветлителей или отстойников; 5 - блок фильтров; 6 - резервуары чистой воды; 7 - насосная станция

Отметку наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды Z обычно назначают по экономическим и санитарным соображениям на 0,5 м выше отметки Zo. Затем, задаваясь потерями напора, определяют отметки уровней воды в отдельных сооружениях станции и соединительных коммуникациях между ними (Табл. 3). На рисунке 2 представлена высотная схема водопроводной очистной станции.

 

Таблица 3

Потери напора в водоочистных сооружениях  и 

соединительных коммуникациях

Сооружения и соединительные коммуникации	Потери напора, м	Принимаем
Смесители	0,4-0,9	0,5
Камеры  хлопьеобразования	0,4-0,5	0,5
Отстойники	0,6-0,7	0,6
Осветлители со взвешенным осадком	0,7-0,8	0,7
Фильтры	3,0-3,5	3,0
От  смесителя к отстойникам	0,3-0,5	0,4
От  смесителя к осветлителям со взвешенным осадком	0,5	0,5
От  отстойников или осветлителей со взвешенным осадком к фильтрам	0,5-1,0	0,7
От  фильтров к резервуарам чистой воды	1,0	1,0

 

По таблице 2 в соответствии с заданием выбираем осветлители  со взвешенным осадком и фильтры – мутность до 2500 мг/л, цветность любая, производительность станции > 3000 , отметка (таблица 1), отметка наивысшего уровня воды в резервуаре чистой воды

 

Принятые потери напора представлены в таблице 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Высотная схема водопроводной очистной станции:

1 - насосная станция I подъема; 2- смеситель; 3 - осветлитель со слоем взвешенного осадка; 4 - скорые фильтры; 5 - резервуары чистой воды; 6 - насосная станция II подъема; 7- реагентное хозяйство

 

3. Расчет расхода реагентов.

 

Поскольку исходная вода, забираемая из открытого  источника, содержит взвешенные и растворенные окрашенные вещества, то для ускорения  процессов их удаления в нее добавляют  коагулянты. В качестве коагулянта чаще всего используют сернокислый  алюминий A1(S0₄)₃*18H₂0, гидролизующийся с образованием трудно растворимых оснований А1(ОН)₃. Гидролиз коагулянта сопровождается образованием в воде положительно заряженного золя гидроокиси, обладающего развитой поверхностью, на которой сорбируются частично или полностью потерявшие отрицательный заряд коллоидные и высокомолекулярные примеси обрабатываемой воды.

Доза  коагулянта определяется в зависимости  от мутности исходной воды по таблице 4, а для цветных вод - по формуле:

   (1)

где    Ц - цветность воды, град., Ц=20 град

При одновременном  содержании в воде взвешенных веществ  и цветности доза коагулянта выбирается по большему значению.

По таблице 4 согласно исходным данным (мутность – 300 мг/л) доза коагулянта – 40-60 мг/л. Из (1)  .

Количество коагулянта, необходимое для работы станции  в течении суток W:

 

где - суточное потребление воды предприятием,

 из  табл. 1

 

Расчетный суточный расход хлора для хлорирования определяется:

на предварительное  , доза хлора 3…5 ,

 

вторичное , доза хлора 1…2 ,

 

 

 

 

 

 

4. Расчет смесителя.

 

Перемешивание исходной воды с реагентами происходит е течение 1-2 минут в смесителе. Смесители могут быть дырчатые, шайбовые, перегородчатые, вертикальные и механические.

Вертикальный  смеситель представляет собой круглый  или квадратный в плане резервуар  с конической или пирамидальной  нижней частью. Центральный угол между наклонными стенками α = 30-40°. Вода входит в смеситель снизу со скоростью 1-1,5 м/с, выходит из смесителя на уровне водосборных устройств со скоростью 25 мм/с. Нагрузка по воде на один смеситель не должна превышать 1200 - 1500 м³/ч. Время пребывания воды в смесителе вертикального типа 1,5 - 2 мин. Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:

   (2)

где    Q_ч - часовая производительность станции, м³/ч;

V_в - скорость восходящего движения воды, равная 90-100 м/ч.

Принимаем в соответствии с исходными данными,

 

Диаметр смесителя:

 

 

Трубопровод, подающий обрабатываемую воду в нижнюю часть смесителя  со скоростью  имеет сечение:

 

Расчетный диаметр:

 

Площадь нижней части усеченной  пирамиды в месте примыкания этого  трубопровода:

 

 

Высота нижней (пирамидальной) части смесителя

 

Принимаем  

 

Объем пирамидальной части  смесителя

 

 

Полный объем смесителя  составляет:

 

где t=1…2 мин – время пребывания воды в смесителе

 

Объем верхней части  смесителя:

 

Высота верхней части  смесителя:

 

 

Схема вертикального смесителя представлена на рисунке 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Схема вертикального смесителя:

1 - подача исходной воды; 2 - отвод воды из смесителя;

3 - сброс (опорожнение смесителя); 4 - подача реагентов

 

Так как в технологическую  схему очистки воды включены осветлители  со взвешенным осадком, то камеры хлопьеобразования не требуются.

5. Расчет осветлителя со взвешенным осадком.

Осветлители проектируют круглыми или прямоугольными в плане, и они имеют четыре основные рабочие зоны: взвешенного осадка, осветления, отделения осадка и уплотнения осадка. В зависимости от расположения зон отделения и уплотнения осадка их подразделяют на осветлители с горизонтальным и вертикальным осадкоуплотнителем.

Осветлитель коридорного типа с вертикальным осадкоуплотнителем состоит из двух коридоров и осадкоуплотнителя. Схема осветлителя представлена на рисунке 5. Общая площадь осветлителя:

F_осв = F_отд + F_з.осв

Площадь зоны осветления рассчитывают по формуле:

F_з.осв  = К_рв Q_ч/ 3,6 V _осв

где    К_рв - коэффициент распределения между зонами осветления и

                 отделения осадка, принимают равным 0,7;

V _осв - скорость восходящего потока воды в зоне осветления,

           принимают  равной 1 мм/с.

Площадь зоны отделения осадка определяют по формуле:

F_отд = Q_ч (1 - К_рв) / 3,6 V _осв

Вычисляем:

 

 

 

Рис. 4. Схема осветлителя со взвешенным осадком коридорного типа:

 

1 - подача воды на осветлитель;

2 - отвод воды из осветлителя;

3 - осадкоприемные окна;

4- отвод осветленной воды из осадкоуплотнителя;

5 - отвод осадка из осадкоуплотнителя

Для определения  размеров осветлителей в плане задаются его длиной, принимаемой 6 - 8 м. Ширина зоны осветления будет:

В_осв = F_з.осв  /  L _осв

где    L - принятая длина осветлителя, м.         L=5м В_осв = 12/5=2,4м

Количество осветлителей будет:

N = В_осв  / 2 В_осв

где    В_осв - ширина одного коридора, принимается 2 - 3 м. В_осв=2м N =2,4/2*2=2,4

При дробном значение N количество осветлителей увеличивают до целого числа в большую сторону. N=3

Ширина  зоны отделения осадка определяется по формуле:

В_отд = F_отд / L _осв  N

В_отд = 4,9/5*3=2,94=3м

Высота осветлителя складывается из высоты слоя взвешенного осадка, высоты зоны осветления и запаса высоты.

6. Расчет скорых фильтров

Окончательное осветление воды производится на скорых фильтрах. Вода, поступающая на фильтры, должна содержать взвешенные вещества не более 8 - 12 мг/л. После фильтров мутность воды не должна превышать 1,5 мг/л. На скорых фильтрах осветляется предварительно скоагулированная вода.

Скорый  безнапорный фильтр (Рис. 6) представляет собой резервуар, загруженный слоями песка и гравия, крупность которых  возрастает сверху вниз.