Водоочистные сооружения населённого пункта

800.dwg

К3 - отвод промывной воды
сброс первого фильтра
- корпус фильтра ф 900
В11 - подача промывной воды
В10 - отвод очищенной воды
Условные обозначения
Ввод исходной воды В9
Отвод очищенной воды В10
Ввод промывнной воды В11
приямок 500 х 500 х1450(h)
К установке обезжелезивания (В11)
От установки обезжелезивания (В10)
(на промывку фильтров)
В10 к потребителям Ф 160
(на заполнение башни и
(Отвод промывной воды)
Соединительная головка
приямок 500 х 500 х1250(h)
Кафедра Водоснабжения и Водоотведения
Системы водоснабжения и водоотведения поселка "Х
План на отм. 0.000 М1:50
- Верхняя распределительная система
- Фильтрующая загрузка
- Поддерживающий слой
- Поддерживающая рама
d=200 Промывная вода
d=150 Хоз. питьевой водопровод
d=150 Аварийный отвод сырой воды Трубопровод отвода осветленной воды в голову сооружений
d=75 Отвод осадка в накопитель
d=300 Линия подачи хлора
d=50 Линия подачи фтора
d=50 Подающая магистраль от котельной
d=150 Обратная магистраль к котельной
d=150 Хоз. бытовая канализация
Наименование q*;Станция обезжелезивания Водонапорная башня Сооружения по обработке промывной воды Песковое хозяйство Котельная Фтораторная Хлораторная
совмещенная с расходным складом Проходная Шламовые площадки
Водопроводная очистная станция
План фильтровального зала М 1:100
Отстойник оборотного водоснабжения
Насос для удаления осадка
Насос для перекачки осветленной воды в голову сооружений
Хлоропровод от хлораторной
Трубопровод подачи исходной воды d=108
Трубопровод отвода фильтрата d=108
Трубопровод подачи промывной воды
Трубопровод отвода фильтрата
Трубопровод отвода промывной воды
Отвод промывной воды
Условные обозначения
В городскую канализационную сеть
От насосной станции I подъема
Экспликация помещений 1 - кабинет начальника 2 - вентиляционная комната 3 - операторская 4 - лаборатория 5 - мужской гардероб 6 - душевая 7 - женский гардероб 8 - щитовая 9 - туалет 10 - фильтрозал
Хоз. питьевой водопровод
Аварийный отвод сырой воды Трубопровод отвода осветленной воды в голову сооружений
Отвод осадка в накопитель
Подающая магистраль от котельной
Обратная магистраль к котельной
Хоз. бытовая канализация
Станция обезжелезивания Водонапорная башня Сооружения по обработке промывной воды Песковое хозяйство Котельная Фтораторная Хлораторная

800 жел.doc

Обеспечение населения качественной питьевой водой является приоритетной социальной проблемой любой страны решение которой направленно на достижение главной цели – улучшение и сохранение здоровья населения и в целом – безопасности нации.
Среди многих отраслей современной техники направленных на повышение уровня жизни людей благоустройства населенных пунктов и развития промышленности водоснабжение занимает почетное место.
Для нужд современных городов промышленных предприятий и энергохозяйств необходимо огромное количество воды строго соответствующей по своим качествам требованиям СаНПиН.
Проблема улучшения качества питьевой воды является наиболее острой особенно в отношении очистки подземных вод от соединений железа содержание которого превышает нормативные в 5-10 и более раз. В питьевой воде не должно содержаться возбудителей болезней она не должна обладать вредными для здоровья свойствами и должна соответствовать требованиям предъявляемым органами здравоохранения к питьевой воде. Качество питьевой воды должно соответствовать гигиеническим нормативам перед поступлением ее в распределительную водопроводную сеть а также в точках водоразбора наружной и внутренней водопроводной сети.
Для проектирования сооружений водоподготовки обязательным является проведение предварительных микробиологических биологических и физических исследований сырой воды с учетом местных условий.
Химическое и физическое исследование воды следует проводить с целью определения веществ присутствующих в воде (качественный и количественный анализы).
Микробиологические и биологические исследования надлежит проводить для установления наличия видов и количества вирусов бактерий микроорганизмов фито- и зоопланктона.
В Республике Беларусь централизованное водоснабжение городов и поселков обслуживаемых коммунальным водным хозяйством осуществляется как правило водозаборными скважинами. Основной проблемой при подготовке подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения является удаление повышенного содержания растворенного двухвалентного железа.
В данном курсовом проекте запроектирована станция обезжелезивания производительностью (без учета на собственные нужды) 700 м3сут. Обезжелезивание воды заключается в окислении при помощи аэрации кислородом растворенного двухвалентного железа и удаления из воды посредством фильтрования образовавшегося в результате каталитическо-химических процессов нерастворимый гидрат окиси трехвалентного железа. Описанный выше процесс фильтрования происходит на скорых напорных фильтрах обработка осадка производится на горизонтальных отстойниках.
Анализ исходных данных
Местонахождение объекта – Гомельская область
Производительность водоочистной станции – 800 м3сут
Физико-химические показатели воды в источнике:
Мутность согласно нормативу не должна превышать 15 мгдм3 по заданию:
Данный показатель соответствует требованиям норматива.
Цветность по нормативу не должна превышать 20° по заданию – Ц=15°
Жесткость: норма общей по нормативу 7 мг-эквдм3 по заданию:
карбонатная – 35 мг-эквдм3.
Водородный показатель воды согласно требованиям норматива должен находится в пределах 6 9 по заданию – pH=7 что соответствует требованиям норматива.
Запах – 3 балла что не соответствует требованиям норматива т.к. он не должен превышать 2 баллов.
Марганец – 01 мгдм3;
Сероводород – 04 мгдм3;
Свободная углекислота – 60 мгдм3;
Окисляемость – 4 мгдм3 соответствует требованиям норматива;
Общее солесодержание – 300 мгдм3 соответствует требованиям норматива;
ОМЧ по заданию 30 что соответствует требованиям норматива.
ОКБ – 10 шт100 мг что не соответствует требованиям норматива;
ТКБ – 10 шт100 мг что не соответствует требованиям норматива;
Эти покзатели должны быть равны нулю.
Содержание Fe2+ = 3 мгдм3 Fe0 = 35 мгдм3.
По ГОСТу этот показатель не должен превышать 03 мгдм3.
На основе анализа физико-химических показателей воды в источнике можно сделать вывод что вода нуждается в обезжелезивании фторировании и обеззараживании.
Выбор технологической схемы обработки воды
Выбор технологической схемы производится на основании производительности ОС а также исходного состава обрабатываемой воды.
Для удаления железа из источника водоснабжения согласно ТКП «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» п.6.177 обработку подземных вод следует предусматривать фильтрованием в сочетании с одним из способов предварительной обработки воды: упрощенной аэрацией аэрацией на специальных устройствах введением реагентов-окислителей.
Принимаем для обработки воды метод упрощенной аэрации в сочетании с фильтрованием. Упрощенную аэрацию допускается применять при следующих показателях качества воды:
- содержание железа (общего) до 10 мгл:
в том числе двухвалентного Fe2+ не менее 70%;
- щелочности более 1+ Fe2+ 28 мг-эквл;
- содержание сероводорода не более 2 мгл.
Согласно п. 6.179 1 упрощенную аэрацию следует предусматривать изливом воды в карман или центральный канал открытых фильтров (высота излива над уровнем воды 05-06 м).
Окисление железа при методе упрощенной аэрации происходит по следующей формуле:
Fe2+ + O2 + 8HCO3- + 2H2O=4Fe(OH)3 + 8CO3
Гидроксид Fe (III) выпавший в осадок задерживается на фильтрующей загрузке. Для фильтрования будем использовать скорые безнапорные фильтры с однослойной загрузкой. В качестве загрузки принимаем кварцевый песок с диаметром зерен 08-1мм
Метод упрощенной аэрации основан на способности воды содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород при фильтровании через зернистый слой выделять железо на поверхности зерен образуя каталитическую пленку из ионов и оксидов двух- и трехвалентного железа. Эта пленка активно интенсифицирует процесс окисления и выделения железа из воды. Обезжелезивание воды в загрузке покрытой пленкой является гетерогенным автокаталитическим процессом в результате чего обеспечивается непрерывное обновление пленки как катализатора непосредственно при работе фильтра.
При этом методе не требуется окисление двухвалентного железа в трехвалентное и перевод его в гидроксид в связи с чем отпадает необходимость в устройстве дорогостоящих аэрационных сооружений. Упрощенная аэрация осуществляется с помощью путем вдувания воздуха в обрабатываемую воду. Отсутствие специальных аэрационных устройств и контактных емкостей упрощает эксплуатацию и снижает стоимость очистки.
Хлорирование и фторирование будем производить непосредственно перед резервуарами чистой воды (причем хлор и фтор можно вводить одновременно).
Обезжелезивание воды – снижение содержания железа до требования СанПиН наиболее часто используют при централизованном водоснабжении из подземных источников. В зависимости от форм соединений железа присутствующих в воде применяют безреагентные или реагентные методы удаления железа. Обезжелезивание подводных вод обычно осуществляется безреагентным методом.
Fe2+ + O2 + 8HCO3- + 2H2O = 4Fe(OH)3 + CO2
Гидрооксид железа (III) выпавший в осадок задерживается на фильтрующей загрузке открытого фильтра.
Для фильтрования будем использовать напорные фильтры с однослойной загрузкой в качестве загрузи принимаем кварцевый песок. Фторирование очищенной воды будет производиться перед резервуарами чистой воды.
Определение расчетной производительности очистной станции
Полезный расход очистной станции (без учёта на собственные нужды)
Полный расход воды поступающей на очистную станцию (производительность очистной станции)
где α – коэффициент с помощью которого определяют расход воды на собственные нужды комплекса α = 103 104. принимаем α = 103.
Qдоп – дополнительный расход воды для восполнения противопожарного запаса.
Qдоп = 36 t (m1g1 + m2g2) м3сут
гдеt – продолжительность наружного пожаротушения t = 3ч.
m1 m2 – количество одновременных пожаров.
g1 g2 – расход воды на пожар лс
Сооружения для приготовления растворов реагентов
1. Расчет хлораторной
Принимаем обеззараживание жидким хлором поступающим на станцию в баллонах. В соответствии с требованиями [3] доза хлора для обеззараживания подземных вод принимается 071 мгл. Принимается для расчетов значение дозы хлора – 1 мгл.
Расход хлора определяется отдельно для каждого этапа его ввода по формуле:
где Д хл – доза хлора мгл.
Расход хлора в сутки:
Требуемый запас хлора на станции (на 70 дней) т.е. требуемое количество баллонов:
Для получения хлорной воды введение которой в воду предусматривается перед РЧВ принимается хлораторы марки АХВ-1000Е02: производительность 01 – 2 кгч.
К установке принимается 1 рабочий хлоратор и 1 резервный.
2. Расчёт фтораторной.
В качестве реагента для фторирования применяем кремнефтористый натрий который поступает на станцию в порошкообразном виде. При использовании кремнефтористого натрия будем принимать технологическую схему с приготовлением насыщенного раствора реагента в сатураторах одинарного насыщения.
Дозу реагента определим по формуле (прил.6 [1]):
где mф. – коэффициент зависящий от места ввода реагента в воду принимаем mф. = 10;
аф. – необходимая концентрация фтора в обработанной воде принимаем аф. = 10 мгл;
Ф – концентрация фтора в исходной воде Ф = 01 мгл (по заданию);
ф. – содержание фтора в чистом реагенте принимаем для кремнефтористого натрия ф. = 61 %;
Сф. – содержание чистого реагента в техническом продукте принимаем Сф. = 80 %.
Принимаем схему приготовления реагента в сатураторах одинарного насыщения.
Определим часовой расход фтора по формуле:
Тогда суточный расход фтора составит:
Gфсут. = 24 × Gф. = 24 × 006 = 144 кгсут.
Технологическая схема фторирования воды.
- бак для первичного замачивания реагента;
- сатуратор одинарного насыщения;
- дозирующее устройство.
Определим ёмкость бака для замачивания фтора по формуле:
где q ф. – количество воды (20 л) применяемое для замачивания 10 кг реагента.
Wб. = = 288 л = 00028 м3.
Затем определим площадь бака при рабочей высоте Н = 05 м:
Определим диаметр бака:
Производим расчет сатуратора одинарного насыщения. Производительность сатуратора по насыщенному раствору реагента определим последующей формуле:
где n c. – количество сатураторов принимаем n c. = 2 (1 рабочий 1 резервный);
Рф. – растворимость кремнефтористого натрия составляющая при температуре 20 ºС принимаем Рф. = 73 гл.
Определим высоту цилиндрической части по формуле:
Н ц. = 36 × V c. × t м
где V c. – скорость воды в цилиндрической части сатуратора принимаем V c. = 01 мс;
t – время пребывания воды в сатураторе принимаем t = 5 часов.
Н ц. = 36 × 01 × 5 = 18 м.
Далее определим площадь цилиндрической части:
Диаметр цилиндрической части составит:
Определим объём цилиндрической части по следующей формуле:
Wц. = F ц. × Н ц. = 18 × 002 = 0036 м3.
Затем определим высоту нижней конической части по формуле:
Н к. =(Д ц. – а) tg α м
где α –угол наклона стенок сатуратора в нижней части принимаем α = 30º.
Н к. = (016 – 015) tg 30 = 001 м.
Объём нижней части будет равен:
Wк.н. =Н к.(F ц.+f +) м3
Wк.н. = 002 (002 + 0018 +) = 00003 м3.
Тогда полный объём сатуратора составит:
Wс. = Wц. + Wк.н. = 0036 + 00003 = 00363 м3.
Определим полную высоту сатуратора:
Н с. = Н ц. + Н к. = 18 + 001 = 181 м.
Сатуратор размещается в блоке реагентного хозяйства при этом реагент хранится на складе с запасом на 2 месяца:
Gf = 30 × Gф. = 60 × 144 = 864 кгмес.
Количество бочек при вместимости 50 кг составит:
По производительности подбираем насос-дозатор типа НД-05Р 6316
(1 рабочий и 1 резервный).
Производительность – 16 63 лч;
Расчет напорного фильтра
Фильтрованием называется процесс прохождения осветляемой воды через слой фильтрующего материала.
Напорные фильтры выполняются в виде стальных закрытых цилиндрических резервуаров рассчитанных на заданное внутреннее давление. Предельные потери давления в напорных фильтрах принимают обычно равными 60—100 кПа.
Основные элементы и оборудование напорных фильтров: дренаж фильтрующие а иногда и поддерживающие слои трубы и регулирующая арматура для подачи и отвода фильтруемой и промывной воды а в некоторых случаях устройства для подачи воздуха.
Рис. 1. Скорый вертикальный напорный фильтр
- подача исходной и отвод фильтрата; 2- пробоотборник; 37- подача и отвод промывной воды; 4- люки; 6- сброс первого фильтрата и опорожнение; 8- распределительная (дренажная) система; 9- воздухораспределительная система; 10- фильтрующая загрузка; 11- распределительная воронка.
Расчёт скорых фильтров предусматривает определение их площади и числа подбор фильтрующей загрузки и трубопроводной обвязки.
Площадь всех фильтров Fф следует принимать по формуле:
где Q – полезная производительность станции м3сут
Vн – расчётная скорость фильтрования при номинальном режиме мч
Общее количество напорных фильтров диаметром 10 м при площади одного фильтра – 0785 м2 составит:
В соответствии с ТКП принимаем 4 рабочих фильтра.
Принимаем однослойные скорые фильтры с кварцевой загрузкой
коэффициент неоднородности – 2;
высота слоя фильтрующей загрузки – 1200 мм;
эквивалентный диаметр – 12 – 13 мм.
1 Расчёт распределительной системы фильтра.
Дренажная система фильтра является одним из важнейших его элементов. Дренаж должен обеспечить равномерный по всей площади фильтра отвод фильтруемой воды предотвратить унос зерен фильтрующего материала и что самое главное обеспечить равномерное распределение по всей площади фильтра промывной воды в связи с чем эти системы называют также распределительными.
Неравномерное поступление промывной воды подаваемой с большими скоростями может привести к неравномерной и неудовлетворительной промывке фильтра вызвать сдвиг поддерживающих слоев и нарушить правильную работу фильтра. Для обеспечения равномерной подачи промывной воды т. е. одинаковой интенсивности промывки по всей площади фильтра были предложены различные методы и различные конструкции дренажей. Расход воды на промывку одного фильтра определяется по формуле:
qпр = W х f = 16х 0785 = 1256 лс
где: W – интенсивность промывки лс на м2;
f - площадь фильтра.
Для фильтров «Кристалл–Н» - 10 диаметр трубопровода подвода промывной воды dу=108 мм при этом скорость движения воды v=1 мс
Количество колпачков в каждом фильтре будет равно – 50из расчета 64 штуки на 1 м2 рабочей площади фильтра равной 0785 м2.
Диаметры трубопроводов обвязки фильтров определены по расчётным расходам и экономичным скоростям.
2Расчёт потерь напора на фильтре.
Допустимые предельные потери напора на напорных фильтрах составляют 6 – 8 м. Для расчёта потери напора на фильтре принимаем равными 8 м.
Потери напора по длине в подводящем трубопроводе промывную воду к общему коллектору распределительной системы:
Потери напора h в колпачках равные:
Таким образом требуемый напор для промывки фильтров будет равен:
Н= 8 + 046+029 = 875 м
Промывка фильтров будет осуществляться из проектируемой водонапорной башни (в час минимального водопотребления).
Вода после промывки фильтра поступает в отстойник – шламонакопитель. Накопившийся осадок периодически вывозится на полигон ТБО.
Водонапорная башня состоит из бака в котором содержится требуемый объем воды и поддерживающей его конструкции. Резервуар водонапорной башни круглой формы. Сверху резервуар башни перекрывается. Перекрытие обеспечивает его жесткость и служит для защиты от температурных колебаний и загрязнений. Поддерживающие конструкции водонапорной башни выполняют из железобетона.
Оборудование башни состоит из напорного разводящего трубопровода переливной и спускной трубы. От станции обезжелезивания по трубопроводу вода поступает в нижнюю часть опоры башни. Этот же трубопровод служит для отвода воды из башни к потребителям. Переливная труба заканчивается на наивысшем уровне воды в баке.
Для возможности полного опорожнения башни при промывках и ремонтах от нижней части опоры прокладывается спускная грязевая труба.
Для размещения необходимого оборудования радом с башней устраивается колодец в котором на водопроводе и спускной труде устраиваются задвижки с ручным приводом а конец переливной трубы выпущен над земляной обсыпкой на высоте 32 м от уровня земли. От колодца спускная труба отводиться с разрывом струи в мокрый колодец. Монтаж трубопроводов производиться на сварке.
Для возможности использования башни при пожаротушении и отбора проб воды на напорно-разводящий трубопровод устанавливается стояк с двумя запорными вентилями и двумя соединительными головками. Заполнение ствола башни водой дает возможность понижаться горизонту воды от максимального уровня в баке до подошвы опоры башни что создает резервный запас воды расходуемой при прекращении подачи электроэнергии.
Принимаем унифицированную водонапорную башню – системы Рожновского.
Объем башни определим по формуле:
Wp - регулируемый объем м3
Wсн - объем на собственные нужды м3
Wпож - объем на пожаротушение м3
Wпр – объем воды на промывку фильтров м3.
Кн - коэффициент часовой неравномерности насосной станции первого подъема равен 10;
Кч - коэффициент часовой неравномерности расхода воды в населенном пункте определяется по графику водопотребления населенного пункта
Принимаем типовую водонапорную башню объемом 150 м3. Тогда диаметр башни при высоте слоя воды hв.б. - 5 м в ней будет равен:
Для подкачки воды в башню используем 1 рабочий и 1 резервный насос. Расход насоса будет равен:
tпер - период работы насоса обычно составляет 2 6 час.
Подбираем насос К45-55 с мощностью двигателя 101 кВт.
Расчет складских и вспомогательных сооружений
На территории очистных сооружений предусматривают складские сооружения навесного и ангарного типа без обогрева для хранения поступающих реагентов.
Площадь складируемого реагента определяется по формуле:
где Др – доза реагента мгл;
T – продолжительность хранения реагента равная 15 30 суток;
α – коэффициент дополнительной площади α=115;
- объемная насыпная масса реагента или жидкого продукта тм3;
P – содержание реагента в техническом продукте %;
Hр – допустимая высота складируемого реагента м. В соответствии с п.18.3. 1 Hр=15 25 м.
Площадь складируемого фторсодержащего реагента:
Для хранения бочек с фтором предусматривается склад площадью 20 м2.
Для хранения запаса хлора предусматривается склад площадью 15 м2.
Для догрузки песка в фильтры предусматриваем открытую площадку размером 3х5 м высота песка до 15 м. Если на территории ОС существует автономная котельная то предусматриваем площадку для угля и золы.
В качестве вспомогательных сооружений согласно пункту 17.2 1 предусматриваем гардероб душ санузел комнату для дежурного персонала кабинет начальника станции и приводим их площади в соответствии с табл.17.1 1.
Комната для дежурного персонала – 12 м2;
Кабинет начальника станции – 12м2;
Душевая гардеробная и санузел – 6 м2 на одного работника.
Обработка промывных и сбросных вод
Процессы подготовки воды природных источников для питьевых и технических нужд обычно связаны с образованием больших количеств промывных и сбросных вод и сопутствующих им осадков. В связи с этим возникает проблема обработки таких сточных вод и осадков водопроводных станций при условии соблюдения правил охраны поверхностных и подземных вод от загрязнения и ограниченности земельных площадей для размещения осадка.
Принимаем схему обработки промывных и сбросных вод при осветление промывной воды в отстойниках периодического действия и последующая перекачка в трубопровод перед смесителем.
Схема обработки промывных и сбросных вод
Объем отстойников принимают равным:
Wотс = Wосв + Wос м3
Wотс - объем отстойника промывных вод м3;
Wосв - объем зоны осветления м3 ;
Wос - объем зоны накопления осадка м3.
Средний расход промывной воды определяем по формуле:
где Tпр – общее время промывки фильтров в сутки ч.
Wпр – объем воды идущий на промывку всех фильтров.
где Тотс – время отстаивания равное 4 часам.
Принимаем два отделения горизонтального отстойника с длиной 6 м высотой 15 м шириной 3 м.
Образующийся при обработке воды осадок подвергается обезвоживанию на шламовых площадках.
Принимаем две шламовые площадки размером каждая 3х3 м.
Подбор насоса для перекачки промывных вод осуществляется на расход определяемый по формуле:
Из 6 принимаем насосы типа К8-18 (1 резервный и 1 рабочий) со следующими характеристиками:
Частота вращения рабочего колеса: n=2900 обмин
Мощность насоса: 09 кВт
Диаметр рабочего колеса: 129 мм.
Для перекачки осадка из горизонтального отстойника на сооружения по обезвоживанию подбираем насос в зависимости от расхода осадка:
Принимаем насос типа К 8-18 по следующим показателям:
ТКП 45-4.01-31-2009. Сооружения водоподготовки. СНП. Минск 2009.
ТКП 45-4.01-181-2009. Сооружения водоподготовки. Обеззараживание воды. ПП. Минск 2009.
ТКП 45-4.01-201-2010. Сооружения водоподготовки. Обезжелезивание подземных вод. ПП. Минск 2011.
Абрамов Н.Н. «Водоснабжение: Учебник для вузов»- М.: Стройиздат 1982г.
Карасев Б.В. «Насосы и насосные станции»- Мн.: Высшая школа 1979г.
Николадзе Г. П. Минц Д. М. Кастальский А. А. « Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения»- М.: Высшая школа 1984г.
Басс Г.М. и др. Строительство водопроводных очистных станций: Учебник для вузов по спец. "Водоснабжение и канализация" Басс Г.М. Белецкий Б.Ф. Владыченко Г.П. -М.:Высш.шк. 1979. -172с.: ил.
Оборудование водопроводно-канализационных сооружений Москвитин А.С. Москвитин Б.А. Мирончик Г.М. Шапиро Р.Г.; Под ред. Москвитина А.С. -М.: Стройиздат 1979. -430с.: ил. - ( Справочник монтажника).
Старинский В.П. Михайлик Л.Г. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов: Учеб. пособие по спец. 29.08 и 29.05. -Мн: Выш. Шк. 1989. -204с.: ил.
Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета отдельных чугунных асбестоцементных и пластмассовых водопроводных труб. -М.: Стройиздат 1984.