Расчет водопроводной сети

КП Водоснабжение.doc

Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский Государственный университет
РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине: Водоснабжение
Расчёт расходов воды 2
1 Задание на разработку курсового проекта 2
2 Краткая характеристика объекта водоснабжения 2
3 Общая характеристика системы водоснабжения города 3
Определение расчетных расходов воды 4
1 Хозяйственно-питьевые нужды населения 4
2 Расход воды на поливку улиц и зелёных насаждений 7
3 Расход воды на промышленных предприятиях 7
4 Расход воды на пожаротушение 10
5 Общий расчетный расход воды в городе 11
6 Режим работы насосной станции 2-го подъема 11
7 Определение ёмкости бака водонапорной башни 13
8 Определение ёмкости резервуаров у насосной станции 2-го подъёма 15
Расчёт расходов воды
1 Задание на разработку курсового проекта
б)Источник водоснабжения - река;
в)Количество жителей 75950 чел;
г)Этажность застройки- 2х-3х этажные коттеджи
д)Степень благоустройства жилой застройки- здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией;
е)Данные по Заводу сборно-монолитного каркаса сводим в таблицу 1.
Завод сборно-монолитного каркаса
Количество работающих на заводе
Количество пользующихся душами:
- расход на технологические нужды (м3сут)
- коэффициент часовой неравномерности
Таблица 1 - Общие данные по заводу
2 Краткая характеристика объекта водоснабжения
Объектом водоснабжения является город “Мирный” расположенный в Калужской области. Население города составляет 75950 жителей. Город имеет II тип застройки - 2х-3х этажные дома. Жилые дома оборудованы внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местными водонагревателями. Источником водоснабжения является река.
С севера к селитебной территории города примыкает промышленная зона где располагается промышленное предприятие – завод сборно-монолитного каркаса. Воду на хозяйственно-питьевые нужды завода подают из городского водопровода.
3 Общая характеристика системы водоснабжения города.
В данном проекте принята система объединенного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода.
Система водоснабжения представляет собой комплекс взаимосвязанных сооружений предназначенных для обеспечения потребителей в воде города и завода.
В состав системы водоснабжения включаются следующие виды водопроводных сооружений:
водозабор и насосная станция первого подъёма;
очистные сооружения;
резервуары чистой воды;
насосная станция второго подъёма;
водоводы и водопроводные сети транспортирующие воду к объектам.
В проекте рассматривается расчет насосной станции второго подъёма водонапорной башни. Магистральную водопроводную сеть проектируем кольцевой включающей два кольца. Все жилые микрорайоны и завод снабжаются водой от магистральных линий через распределительные сети присоединяемые к магистралям. Точки присоединения распределительной сети к магистральным линиям устанавливаются при детальном проектировании инженерных сетей каждого микрорайона.
Согласно планировке города водонапорная башня располагается на самой высокой точке территории города - в начале сети.
Определение расчетных расходов воды
1 Хозяйственно-питьевые нужды населения.
По заданию количество жителей города составляет 37950 человек.
В соответствии с заданной степенью благоустройства жилых зданий 2 принято среднесуточное хозяйственно-питьевое водопотребление q = 200лсут. В нем учтены расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения в жилых и общественных зданий.
Расчетный (средний за год) суточный расход воды Qсут.ср м3сут определяем по формуле:
Qсут.ср= N x q 1000 (8)
где q - расчетный суточный расход воды м3сут.
Qсут.ср= 66332 х 3201000 = 2122624 м3сут
Расход воды в сутки наибольшего водопотребления определяем по формуле:
Qсут.макс = К сут.макс х Qсут.ср (9)
где К сут.макс - коэффициент суточной неравномерности.
Qсут.макс = 12 х 2122624 = 2547149 м3сут
Учитывая количество воды на нужды местной промышленности обслуживающей население и другие неучтённые расходы расчетный расход воды в сутки наибольшего водопотребления Q.макс.сутм3сут определяем по формуле:
Q.макс.сут = Qсут.макс + Qнеучт х Qсут.макс (10)
где Qнеучт - неучтённые расходы м3сут
Q.макс.сут = 2547149 + 01 х 2547149 = 2801864 м3сут
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления К ч.макс определяем по формуле:
Кч.макс = α макс х макс (11)
где α макс - коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий режим работы предприятий принимается по СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». α макс =12-14. Принимаем α макс =13
макс - коэффициент учитывающий число жителей в городе принимаем по таблице 2 СНиПа. макс =114
К ч.макс = 13 х 114 = 148
Результаты расчетов по определению расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды населения сведены в таблицу 2.

план здания пример.cdw

План 1 этажа. План 2 этажа.
Разрез 1-1. Разрез 2-2
Экспликация помещений
Средоварочная и моечная
Контрольная лаборатория
Мастерская для ремонта мелкого обор-я
Помещение для хранения посуды и реактивов
Душ и санитарно-технический узел
Комната для дежурного персонала

высотная схема.cdw

Подача воды для приготовления
Высотная схема очистной станции
Перегородчатый смеситель
Горизонтальный отстойник со встр. КХ
Резервуар чистой воды
Промывной насос скорого фильтра
Насос-дозатор раствора коагулянта
Расходные баки раствора коагулянта
Растворные баки раствора коагулянта
Насос подачи воды для приготовления реагентов
Насос-дозатор раствора флокулянта
Экспликация сооружений
Условные обозначения трубопроводов
Подача промывных вод

ОПВ Лариса.doc

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Южно-Уральский государственный университет»
Факультет «Заочный инженерно-экономический»
Кафедра «Водоснабжения и водоотведения»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
по дисциплине «Очистка природных вод»
ЮУрГУ – 270112.2009.01 ПЗ КП
Проект защищен с оценкой
Очистные сооружения водопровода: курсовой проект. – Челябинск: ЮУрГУ ЗИЭФ; 2009 47 с. библиогр. список – 6 наим. 3 прил. 2 листа чертежей ф. А2 1 лист ф. А1.
В данном курсовом проекте разработана двухступенчатая схема очистки воды водохранилища для хозяйственно-питьевых целей; запроектированы очистные сооружения для населённого пункта. В состав сооружений вошли микрофильтры смесительные устройства отстойники скорые фильтры а также установки для хлорирования и фторирования воды.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ 6
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ И СОСТАВА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ 8
1 Составление высотной схемы очистных сооружений 9
2 Основные положения компоновки очистных сооружений 10
РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА 11
1 Расчет дозы коагулянта .. 11
2 Расчет дозы флокулянта .. .. 11
3 Расчет дозы подщелачивающего реагента .. . 11
4 Расчет основных сооружений реагентного хозяйства .. 12
4.1 Расчет установки для приготовления раствора коагулянта ..12
4.2 Расчет установки для приготовления раствора флокулянта 13
4.3 Расчет воздуходувок и воздухопроводов .. .. 13
4.4 Подбор насосов-дозаторов реагентов .. 15
4.5 Расчет складов реагентов .. 15
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ ..16
1 Расчет микрофильтров .. . 16
2 Расчет смесительного устройства .. 17
3 Расчет камеры хлопьеобразования . .. .. 19
4 Расчет горизонтальных отстойников 22
5 Расчет скорых фильтров 29
6 Расчет пескового хозяйства .. . 36
7 Расчет установки для обеззараживания воды .. 37
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ 39
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК . . 41
ПРИЛОЖЕНИЕ Б .. .. 43
В данном курсовом проекте разрабатывается технологическая схема и производится расчет водоочистных сооружений обеспечивающих очистку природной воды до требований СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения». При проектировании очистной станции выбор сооружений и аппаратов осуществляется в зависимости от ее качества в источнике и требований потребителя.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ
Полная производительность очистных сооружений водоснабжения складывается из расчетного расхода воды для суток максимального водопотребления (Q max сут) расхода воды на собственные нужды станции (промывка фильтров очистка отстойников камер хлопьеобразования смесителей резервуаров чистой воды и т.д.) и дополнительного расхода воды на пополнение противопожарного запаса (Q доп).
Станция водоподготовки должна рассчитываться на равномерную работу в течение суток максимального водопотребления причем должна предусматриваться возможность отключения отдельных сооружений для профилактического осмотра чистки текущего и капитального ремонтов (п. 6.7 [1]).
Полная производительность очистной станции определяется максимальным суточным расходом воды с учетом расхода воды на собственные нужды станции и дополнительным расходом по формуле:
Q = α·Q max сут. + Qдоп (1)
где α – коэффициент учитывающий расход на собственные нужды очистной станции принимаем α = 114 (без повторного использования промывной воды) (п. 6.6 [1]);
Q max сут. – максимальный расход воды в сутки наибольшего водопотребления определяемый по формуле:
где К–коэффициент суточной неравномерности водопотребления учитывающий уклад жизни населения режим работы предприятий степень благоустройства зданий изменения водопотребления по сезонам года и дням недели принимаем согласно СНиП ([1] п. 2.2);
– норма расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя;
N– расчетное число жителей в районах жилой застройки с различной степенью благоустройства;
где Qдоп - расход который учитывает воду на пожаротушение в населенном пункте м³сут;
где q – норма расхода воды на пожар q = 40 лс (табл. 5 [1]);
n – число одновременных пожаров которые могут возникнуть в населенном пункте n = 3 (табл. 5 [1]);
t – время тушения одного пожара t=3 ч (п. 2.24 [1]);
Г – время восстановления пожарного объема воды Г = 36 ч (п. 2.25 [1]).
Тогда Q = 114·36600 + 36·24= 42600м³сут = 1775 м³ч
ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ И СОСТАВА ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Метод обработки воды состав и расчетные параметры сооружений водоподготовки и расчетные дозы реагентов устанавливаются в зависимости от качества воды в водохранилище. Мутность (75 – 30 мгл) и цветность (90 – 50 град.) превышают нормативные показатели на безреагентную обработку (в паводковый период мутность должна быть не более 50 мгл цветность не более 20-30 град.) поэтому необходима реагентная обработка воды.
По эффекту осветления принимается схема полного осветления воды (М≤15 мгл) так как вода должна соответствовать требованиям СанПиНа на питьевую воду.
По числу ступеней технологических процессов согласно таблице 15[1] двухступенчатая схема осветления: горизонтальные отстойники – скорые фильтры.
По способу подачи воды технологическая схема является безнапорной: вода движется под гидростатическим давлением из одного сооружения в другое за счет разности отметок. Разность уровней определяет напор необходимый для преодоления гидравлических сопротивлений внутри сооружения и в коммуникациях от одного сооружения к другому.
Поскольку содержание планктона в воде более 1000 клмл (3600 клмл) то на станции водоподготовки предусматривается предварительное осветление.
Привкусы и запахи соответствуют норме поэтому специальной обработки воды не требуется. Жесткость воды источника не превышает нормативных показателей содержание железа в норме содержание фтора недостаточно но применение реагентной обработки воды позволяет довести концентрацию фтора до требований СанПиНа. Окисляемость превышает допускаемую норму в связи с этим предусматриваем двукратное хлорирование.
1 Составление высотной схемы очистных сооружений
При проектировании станции водоочистки в целях уменьшения строительной стоимости необходимо технологические сооружения максимально приспособить к рельефу местности. Для этого составляется высотная схема сооружений на которой показываются отметки уровней воды в различном оборудовании применяемом в выбранной технологической схеме. Она представляет собой графическое изображение в профиле сооружений станции с взаимной увязкой высоты их расположения.
Для предварительного высотного расположения сооружений потери напора примем в соответствии с п. 6.219 [1] а дальнейшие расчеты уточнят расположение сооружений.
Потери напора в сооружениях и соединительных коммуникациях принимаем следующими:
– на микрофильтрах – 06м;
– в коммуникациях от микрофильтров к смесителям – 0.2 м;
– в устройствах ввода реагента – 03 м;
– в гидравлических смесителях – 06 м;
– в коммуникациях от смесителей к осветлителям со взвешенным слоем осадка– 04 м;
– в осветлителях со взвешенным слоем осадка – 08 м;
– в коммуникациях от осветлителей со взвешенным слоем осадка к скорым фильтрам – 06м.
– в скорых фильтрах– 35 м;
– в коммуникациях от скорых фильтров к резервуарам чистой воды – 1 м.
Найденные отметки уровня воды в каждом отдельном элементе очистных сооружений принимаются как заданные в последующих расчетах. При проектировании высотной схемы максимальная отметка уровня воды в резервуаре чистой воды принимаем как исходную минимальную. В зависимости от нее определяем отметки уровня воды в других сооружениях.
2 Основные положения компоновки очистной станции
При выборе площадки для размещения водоочистного комплекса необходимо руководствоваться следующими положениями:
– она должна обеспечивать возможность организации зоны санитарной охраны;
– иметь удобный рельеф обеспечивающий движение воды самотеком через все очистные сооружения с минимальным объемом земляных работ при минимальном заглублении сооружений в землю;
– уровень грунтовых вод должен быть низким;
– должна быть предусмотрена возможность дальнейшего расширения комплекса в соответствие с ростом водопотребления города.
Территория станции водоподготовки должна быть благоустроена должна иметь поверхностные или подземные водостоки мощеные или асфальтированные дороги для подвозки реагентов фильтрующих материалов и тяжелого оборудования.
Сооружения станции должны располагаться компактно. При необходимости устройства зданий над сооружениями целесообразно располагать их в одном здании.
В зданиях предусматриваются лаборатории мастерские бытовые и другие вспомогательные помещения. Должна быть обеспечена подача питьевой воды из ближайшего населенного пункта здания должны быть канализованы и отапливаемы.
РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА
1 Расчет дозы коагулянта
Доза коагулянта ДК мгл в расчете на Al2(SO4)3 (по безводному веществу) определяется по формуле (п. 6.16 [1])
где Ц – цветность обрабатываемой воды Ц = 100 град.
СНиП (табл. 16) рекомендует для воды мутностью 75 мгл принять дозу безводного коагулянта 35 мгл.
Таким образом принимаем наибольшее из этих значений т. е. ДК = 38 мгл.
Коагулянт вводится в трубопровод перед смесителем.
2 Расчет дозы флокулянта
Дозу флокулянта полиакриламида (ПАА) Дф по безводному продукту при вводе его перед осветлителем со взвешенным слоем осадка примем по таблице 17 [1] она при мутности 75 мгл и цветности 90 град. равна Дф=05 мгл.
Флокулянты вводятся в воду через 2-3 мин. после коагулянта (п.6.17[1]).
3 Расчет дозы подщелачивающего реагента
Доза подщелачивающего реагента ДЩ мгл необходимого для улучшения процесса хлопьеобразования определяется по формуле
ДЩ = КЩ (ДК eК – ЩО) +1 (5)
где ДК – максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта мгл;
eК – эквивалентная масса коагулянта (безводного) для A
КЩ - коэффициент равный для извести (по СаО)-28;
ЩО - минимальная щелочность воды мг-эквл.
ДЩ = 28(-24)+1 = - 7175 мгл
Отрицательная величина говорит о том что применения подщелачивающего реагента не требуется.
4 Расчет основных сооружений реагентного хозяйства
4.1 Расчет установки для приготовления раствора коагулянта
Наиболее широкое распространение получило дозирование реагентов в виде растворов. Это предполагает наличие в составе реагентного хозяйства баков для растворения реагентов насосов для перекачки и дозирования. Приготовление раствора реагента осуществляется в растворных и расходных баках. Для интенсификации растворения предусматривают перемешивание сжатым воздухом.
Предусматриваем «мокрое» хранение коагулянта так как оно наиболее перспективно.
Суточный расход тсут товарного коагулянта определяется по формуле
где Дк – расчетная доза коагулянта гм3;
Рс – содержание безводного продукта в коагулянте %
Вместимость баков для мокрого хранения при 18%-й концентрации принимается из расчета 18м3 на 1т коагулянта и дополнительно учитывается объём осадка который составляет 07м3 на 1т коагулянта. Количество растворных баков принимается не менее трех [1].
Время приготовления коагулянта составляет 10 часов следовательно расход коагулянта составит 2 тонны объем растворных баков 5м3. Принимаем три растворных бака с размерами в плане 1×17 высотой 1м.
Количество расходных баков принимается не менее двух [1]. Объем расходных баков определяется по формуле
где q – расчетный расход воды м3ч;
n – время на которое заготавливается раствор коагулянта;
Дк – расчетная доза коагулянта гм3;
в – концентрация раствора коагулянта в расходных баках принимается согласно [1] до 12%;
r – плотность раствора коагулянта (1 тм3).
Принимаем два расходных бака объемом 3м3 каждый высотой 1 м и размерами в плане 15×2м.
4.2 Расчет установки для приготовления раствора флокулянта
Суточный расход тсут товарного флокулянта
где Рс – содержание безводного продукта в флокулянте равное 8 %.
Объем м3 расходных баков определяется по формуле
где q – расчетный расход воды м3ч;
n – время на которое заготавливается раствор флокулянта согласно п.6.31[1] объем расходных баков для раствора ПАА определяется из расчета двухсуточного хранения (n=48 ч) для 01% раствора;
в – концентрация раствора флокулянта в расходных баках принимается согласно п.6.30[1] 01 %;
r – плотность раствора флокулянта(1 тм3).
Принимаем 3 бака объемом 142 м³ высотой 22 м и размерами в плане 25×25 м.
% раствор ПАА приготавливаем в баках с механическими мешалками.
4.3 Расчет воздуходувок и воздухопроводов
Растворение коагулянта и перемешивание его в баках осуществляется сжатым воздухом с интенсивностью 8 лс на 1 м² – для растворения и 5 лс на 1 м² – для перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках при помощи воздуходувок.
Расход воздуха для приготовления раствора в растворных баках определяется по формуле:
где S – площадь бака м2;
J – интенсивность подачи воздуха лс×м2;
n – количество баков.
Расход воздуха для двух расходных баков
Общий расход воздуха для приготовления коагулянта необходимой концентрации
Для подачи воздуха принимаем три рабочие и одну резервную воздуходувки типа ВК – 15 производительностью 13 м3мин давление равно 6 м (006 МПА)[2]
Определим диаметр трубопроводов по скорости движения воздуха которая должна быть в пределах 10 15 мс:
где W – производительность воздуходувки м3мин;
р – давление развиваемое воздуходувкой МПа.
Потери давления по длине в воздухопроводе определяются по формуле:
где b – коэффициент сопротивления воздуха при 00С ( 144; прил.4 табл.2[3]);
G – вес воздуха проходящего через воздухопровод в течение часа;
где r – плотность воздуха (1251 кгм3 при 00C; прил.4табл.1[3]);
G= 13×1251·60 = 976 кгч
g – ускорение свободного падения мс2;
d – диаметр трубопровода мм.
Потери давления на местные сопротивления определяются по формуле
где x – коэффициент местного сопротивления (10% Р1 )
= 063×102×7×10-7×10-6 = 44×10-11 МПа
4.4 Подбор насосов - дозаторов реагентов
Для надежной работы реагентного хозяйства требуются следующие агрегаты:
Для приготовления раствора коагулянта подбираем насос-дозатор марки НД 40016 производительностью 400 лч.
Для приготовления раствора флокулянта подбираем насос-дозатор марки НД 1663 производительностью 16 лч [4].
5.5 Расчет складов реагента
Склад рассчитывается на хранение 30-суточного запаса реагентов (п. 6.202 [1]). Этот запас составляет 144т коагулянта и 8т флокулянта.
Коагулянт хранится в баках-хранилищах. Объем всех баков составил 360м3. Принимаем 6 объемом 64м3 размеры в плане 8×4 высота 2м.
Объем флокулянта определим по формуле:
где - масса флокулянта кг;
- плотность флокулянта = 1000 кгм³.
Хранение ПАА будем производить в бочках высотой 15метра. Принимаем 9 бочек. Объем ПАА приходящегося на 1 бочку составит 089 м. При высоте бочек 15 м площадь склада занимаемая каждой бочкой составит 077×077 м. Бочки на складе установлены в три ряда по четыре бочки. Площадь склада 308×231 м принимаем 35×25 м.
Объём реагентов который хранится непосредственно в помещении реагентного хозяйства составляет двухсуточный запас т. е 96т коагулянта 532 кг флокулянта что составляет соответственно 24м3 коагулянта и 053м3 флокулянта.
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ
1 Расчет микрофильтров
Основная цель микрофильтров – выделение из воды клеток планктона перед фильтрами с зернистой загрузкой. Применение микрофильтров предусматривается в тех случаях когда период цветения водоема длится более одного месяца в году и среднемесячная концентрация клеток планктона в природной воде превышает 1000 клеток в 1 мл. В данном случае концентрация клеток планктона составляет 2500 клмл.
Расчетное число микрофильтров определяется по формуле:
где Q – производительность очистной станции;
q – производительность микрофильтра.
Примем микрофильтр завода «Водмашоборудование» производительностью 15000 м3сут размеры барабана 315 м; средняя частота вращения барабана 1500 оборотовмин; размеры установки: длина – 2606 мм ширина – 4060 мм высота – 1700 мм; мощность электропривода 4 кВт; масса 2160 кг [5].
Следует установить три рабочих микрофильтра и один резервный.
2 Расчет смесительного устройства
Смесительные устройства предназначены для быстрого и равномерного распределения реагентов в обрабатываемой воде что способствует более благоприятному протеканию последующих реакций. Для эффективного смешения реагентов с водой необходимо обеспечить турбулентное движение ее потока.
При данной производительности станции Q = 1775 м³ч примем три гидравлических смесителя перегородчатого типа. Данный смеситель представляет собой железобетонный лоток с тремя щелевыми перегородками установленными перпендикулярно сторонам. Резервных смесителей не предусматривается. При движении в щелях со скоростью Vс=1 мс за ними образуются вихревые течения что способствует полному и быстрому смешению реагентов с водой. Скорость движения воды в смесители Vл=07 мс Расстояния между перегородками должны равняться двойной ширине лотка.
Схема перегородчатого смесителя представлена на рисунке А1 приложения А.
Определим площадь живого сечения смесителя по формуле
где q – расход q= 1775м³ч;
Vл – скорость движения по лотку Vл = 07 мс (п.6.47 [1]).
Ширину потока воды (ширину смесителя) найдем по формуле
где Н3 - высота воды после третьей перегородки Н3=05 м [1].
Расстояние между соседними перегородками определим по формуле
Таким образом длина всего лотка составит L = 094·3 = 282 м.
Определим потери напора на одном повороте перегородчатого смесителя
где - коэффициент гидравлического сопротивления равный для перегородчатого смесителя 29 (п.6.47 [1]).
Определим высоту слоя воды после второй и первой перегородок
Н2=Н3+hс= 05+0148 = 065 м
Н1=Н3+2hс = 05+2·0148 = 08м
Определение размеров суженых проходов
Определим площадь суженых проходов в центральной перегородке
где =1 мс – скорость движения воды в проходе.
Высота перегородки с учетом затопления
Ширина прохода в центральной перегородке
Площадь прохода в первой и последней перегородках
Определим высоты первой и третьей перегородок с учетом затопления
=08-01=07м; =05-01=04м
Определим ширину прохода первой и третьей перегородок по формулам
Общие потери в смесителе составят:
где - число перегородок равное 3.
Продолжительность нахождения воды в смесителе 2 минуты.
3 Расчет камер хлопьеобразования
Хлопьеобразование на очистных станциях с отстойниками осуществляется в специальных камерах.
Камеры хлопьеобразования станций реагентного осветления и обесцвечивания воды предназначены для проведения в них физико-химических процессов обусловливающих образование крупных прочных быстрооседающих хлопьев гидроксидов металлов с извлекаемыми из воды примесями. Выбор типа камеры хлопьеобразования зависит от конструкции отстойника.
Принимаем встроенные камеры хлопьеобразования со слоем взвешенного осадка т.к. они наиболее эффективны по сравнению с другими и удобные в плане компоновки с горизонтальными отстойниками. Общее количество камер 3 (2 рабочих и 1 резервная).
где – скорость восходящего потока воды в верхнем сечении встроенной камеры хлопьеобразования примем 16 ммс (для вод средней мутности).
Площадь одной камеры:
Ширина камеры Вк принимается равной ширине отстойника т.е. 134м.
Расход воды приходящийся на каждую камеру составляет:
Распределение воды по площади камеры предусматривается при помощи перфорированных труб с отверстиями направленными вниз под углом 450.
В каждой камере размещаем по 2 трубы.
Расход воды по каждой трубе:
Диаметр трубы мм при скорости 059 мс.
Суммарная площадь отверстий составляет 40% площади сечения распределительной трубы.
где – площадь одного отверстия
Расстояние между отверстиями:
Потери напора в дырчатых распределительных трубах:
где - скорость движения воды в начале дырчатого участка распределительной сети равная 005 мс
- отношение суммы площадей всех отверстий в трубе к площади поперечного сечения трубы равное 04
- коэффициент сопротивления:
Высоту камеры принимаем равной высоте отстойника с учетом потерь напора в камере:
Время пребывания воды в камере:
Из камеры воду отводят через затопленный водослив. Верх стенки водослива располагаем ниже уровня воды в отстойнике на величину:
где – скорость движения воды через водослив равная 005мс для цветных вод.
За стенкой устанавливается подвесная перегородка погруженная на высоты отстойника.
Скорость движения воды между стенкой и перегородкой следует принимать не более 003 мс.
4 Расчет отстойников
Отстойники применяются для выделения из воды взвешенных веществ перед поступлением её на вторую ступень осветления – скорые фильтры. Количество взвешенных веществ в воде после прохождения отстойников не должно превышать 8 – 12 мгл.
При данной производительности станции Q = 42600 м3сут используются горизонтальные отстойники. При отстойнике оборудована вихревая камера хлопьеобразования.
Определим суммарную площадь горизонтальных отстойников в плане
где - коэффициент объемного использования отстойников принимаемый равным 1.3 (п. 6.67 [1]);
Q – расчетный часовой расход воды Q = 1775 м³ч;
U0 – гидравлическая крупность взвеси принимаемая по таблице 18 [1] U0 = 0.30 ммс.
Определим длину отстойников по формуле
где Нср – средняя высота зоны осаждения принимаемая равной 3 м (п. 6.68 [1]);
Vср – расчетная скорость горизонтального движения воды в начале отстойника принимаемая для вод средней мутности равной 8 ммс.
Определим ширину отстойников
Т. о. ширина каждого из отстойников составит 134м.
Определение ширины одной секции.
Каждый отстойник необходимо разделить продольными перегородками на самостоятельно действующие секции шириной не более 6м. В каждом отстойнике примем по 5 рабочих секций шириной В1 и 1 резервную.
Ширина одной секции определяется следующим образом:
При гидравлическом удалении осадка объем зоны накопления и уплотнения осадка найдем по формуле
где - продолжительность работы отстойника между двумя чистками принимаем =24 часа;
показывает какое количество взвешенных веществ задерживается в отстойнике;
- концентрация взвешенных веществ в воде поступающих в отстойник определяемая по формуле
= Мисх + К·Дк + 0.25Ц (43)
где Мисх – мутность исходной воды равная 75 мгл;
К – коэффициент принимаемый для сульфата алюминия – 05;
Дк - доза коагулянта Дк =38мгл;
Ц – цветность исходной воды равна 90град.
= 75 + 05·38 + 025·90 = 1165мгл
М – мутность воды выходящей из отстойника М = 10 мгл (п. 6.65 [1]);
- средняя по всей высоте осадочной части концентрация твердой фазы в осадке принимаемая по таблице 19 [1] в зависимости от мутности воды и продолжительности интервалов между сбросами. Принимаем период работы отстойника между сбросами осадка 24 часов тогда = 160000 мгл.
Площадь одного отстойника
В·L = 134·80 =1072м² (44)
Высоту осадочной части отстойника определим по формуле
Общая высота отстойника
Нобщ = 3+032+03= 362м
Объем одного отстойника равен:
W = 80134362=3880м3
Расчет сборной системы для удаления осадка
Сборная система из пластмассовых перфорированных труб уложенная на дно отстойника по его продольной оси (в каждой секции по 1 трубе расстояние между которыми 3м) обеспечивает удаление осадка в течение 20 минут (п. 6.71 [1]). Дно отстойника между трубами призматическое с углом наклона граней 45о. Скорость движения осадка в конце труб – 1 мс в отверстиях – 15 мс. Диаметр отверстий dО=25 мм.
В начале трубы предусматривается отверстие диаметром 15мм для выпуска воздуха (п. 6.71 [1]).
Отверстия располагают в шахматном порядке вниз под углом 45о к оси трубы.
Количество осадка которое необходимо удалить из каждого отстойника за одну чистку определяется по формуле
При гидравлическом удалении осадка продольный уклон дна отстойника принимаем 0005 (п. 6.74 [1]).
Расход воды сбрасываемой по дырчатой трубе уложенной в каждом коридоре отстойника определяется по формуле
где n – количество продольных коридоров секций в отстойнике;
Pm – среднее содержание взвешенных веществ в осадке в % принимается по [1]; t – продолжительность сброса осадка равная 20 30 мин.
Диаметр труб для удаления осадка определяем по таблицам для расчета [3] он составил 500мм.
Определим площадь всех отверстий на одной трубе
где = 0.5 – коэффициент перфорации (п. 6.86 [1]);
- площадь трубопровода.
Площадь одного отверстия определяется по формуле
Определим количество отверстий
Шаг отверстий определим по формуле
Определим количество воды сбрасываемой из отстойников вместе с осадком
где - коэффициент разбавления осадка; при гидравлическом удалении осадка =1.5.
Таким образом за время между двумя чистками T из обрабатываемой воды уйдёт вместе с осадком объем воды равный qос а через отстойники пройдет объем воды равный (). Следовательно на выходе из отстойника объём воды составит
W = (24×8875×1)-15620= 20988м3
Расчет системы удаления осветленной воды
Осветленная вода из отстойника собирается с помощью горизонтально расположенных по обе стороны от сборных желобов дырчатых труб с затопленными отверстиями. Площадь отверстий в трубах определяется с учетом скорости движения воды в них по формуле
где V0=1 согласно [1];
q1 – расход одного отстойника м3с.
Диаметр отверстий в трубах принимают не менее 25 мм площадь одного отверстия определяется по формуле
Дырчатые трубы для рассредоточенного сбора воды располагают на участке 23 длины отстойника считая от задней торцевой стенки
Количество дырчатых труб в отстойнике с учетом расстояния между труб tmp=3м
Количество отверстий приходящихся на одну трубу
Расстояние по оси между отверстиями
Вода из дырчатых труб поступает в сборные желоба которые устанавливаются в отстойнике на продольной стенке на 23 длины от торцевой стенки. Излив из тубы в сборные желоба свободный.
Ширина желоба определяется по формуле
Так как желоб является общим для двух отстойников то его площадь определяется по формуле:
где Vж – скорость движения воды в желобах принимается равной 06 08 мс.
Высота желоба определяется по формуле:
Вода из желоба отводится в торцевой сборный карман скорость движения в котором принимается равной Vсб.к =10 мс. Площадь сборного кармана определяется по формуле
Fсб.к = Qчас :Vсб.к . (64)
Fсб.к = 1775:3600 = 049м2
Принимая ширину сборного кармана Всб.к =1 м определяем его высоту:
Нсб.к =Fсб.к : Всб.к (65)
Нсб.к =049 : 1 = 049м
Из сборного кармана вода с помощью труб забирается и подается на скорые фильтры.
5 Расчет скорых фильтров
Фильтрование воды является одним из основных методов позволяющим довести качество природной воды до требований СанПиНа на питьевую воду.
Скорые фильтры предназначены для удаления из воды взвешенных и коллоидных веществ после укрупнения их коагулированием в прочные агрегаты задерживаемые зернистой загрузкой.
Схема и план скорого фильтра представлены на рисунках В.1 и В.2 приложения В.
Принимаем к расчету скорые фильтры с однослойной загрузкой из кварцевого песка диаметром 08 – 1мм высотой слоя 13м. Поддерживающий слой : крупность зерен 2 – 12мм; высота слоя 100мм. Скорость фильтрования: при нормальном режиме 6 мч; при форсированном режиме 7 мч. Интенсивность промывки при этом составляет 14 л(с·м²) продолжительность промывки – 6 мин (табл. 23 [1]).
Определение размеров фильтра
Общую площадь фильтров определим по формуле:
где Q – расчетная производительность станции Q =42600м³сут;
Тст – продолжительность работы станции в течение суток Тст =24ч;
- расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме принимаемая по таблице 21 [1] = 6мч;
nпр – число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации nпр =2[4];
qпр – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра который определяется по формуле
где W-интенсивность промывки W=14 л(см²)(табл. 23 [1]);
– продолжительность промывки равная 01 ч.
пр – время простоя фильтра в связи с промывкой принимаемое для фильтров промываемых водой и воздухом – 05 ч (п.6.98[1]).
При производительности станции более 8-10 тыс. м³сут [1] количество фильтров следует определять по формуле:
При этом скорость фильтрования при форсированном режиме не должна превышать 7 мч (таблица 21[1]). Проверим это условие соотношением:
где - число фильтров находящихся в ремонте. На станциях с количеством фильтров до 20 предусматривается возможность выключения на ремонт одного фильтра (п. 6.95 [1]) то есть= 1;
мч 7мч – условие выполняется.
Определим площадь одного фильтра при этом она должна быть не более 100 – 120 м (п. 6.99 [1]):
При этом длина фильтра составит L = 62м ширина B =6м.
Расчет распределительной системы фильтра (по промывной воде)
Распределительная система служит для равномерного распределения промывной воды по площади фильтра и для сбора профильтрованной воды.
Определим количество промывной воды необходимой на одну промывку одного фильтра найдем по формуле
По [6] учитывая что скорость движения воды в коллекторе находится в пределах 08 12мс и расход промывной воды для секции одного фильтра равен 518лс определим диаметр коллектора распределительной системы. Подбираем стальные трубы диаметром 800мм со скоростью движения по ним воды V=102мс.
Определим площадь дна фильтра приходящуюся на одно ответвление распределительной системы по формуле:
где L – длина фильтра равная 62м;
– диаметр коллектора распределительной системы =0800 м;
– расстояние между осями ответвлений =035 м (п. 6.105 [1]).
Определим расход промывной воды поступающий через 1 ответвление распределительной системы
Диаметр распределительных труб определим по [6] учитывая что скорость движения через отверстия находится в пределах 16 2 мс. Подбираем пластмассовые трубы диаметром 125мм со скоростью движения по ним воды V=162мс. .
Так как присутствует поддерживающие слои на ответвлениях трубчатого дренажа предусматриваем отверстия диаметром 10 мм (п. 6.105 [1]. Общую площадь отверстий принимаем равной 03% от рабочей площади фильтра (п. 6.105 [1]) то есть 0111м².
Число ответвлений 20 штук тогда площадь отверстий на каждом ответвлении равна 0111:20 =00055м².
Тогда количество отверстий на одном ответвлении найдем по формуле:
где - площадь отверстий на одном ответвлении м²;
- диаметр отверстия м.
Отверстия располагаются в два ряда в шахматном порядке под углом 45° к низу от вертикали. Расстояние между осями отверстий 150 мм (п. 6.105 [1]).
Для удаления воздуха из трубопровода подающего воду на промывку фильтра в повышенных местах устанавливаем воздушники. На коллекторе фильтра также предусматриваем по стояку – воздушнику.
Расчет устройства для сбора и отвода воды при промывке.
Для сбора и отвода воды при промывке в конструкции скорых фильтров предусматриваются сборные желоба полукруглого сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 22 м (п. 6.111). Примем его равным 2.2 м.
Ширина желоба Bжел определяется по формуле
где Кжел – коэффициент принимаемый для желобов с полукруглым лотком равным 2 (п. 6.111 [1]);
- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины равное 15;
- расход воды по желобу м³с.
где nжел – кол-во желобов определяется в зависимости от длины фильтра и расстояния между соседними желобами; которое рекомендуется принимать не более 22 м [4] nжел =2.
Высота прямоугольной части желоба равна:
hпр = 075·045 = 033 м
Полезная высота желоба
hполн = 125В жел (78)
hполн = 125045 = 056 м
Конструктивная высота желоба (с учетом толщины стенки):
hк = h полн+008 (79)
hк = 056+008 = 064 м
Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до верхней кромки желоба определяется по формуле:
где Нз – высота фильтрующего слоя м;
а – относительное расширение фильтрующей загрузки принимаемое 30% (табл. 23 [1]).
Кромки всех желобов должны быть на одном уровне и строго горизонтальны. Лотки желобов должны иметь уклон 001 к сборному каналу (п. 6.111 [1]).
Расчет сборного канала
При отводе промывной воды сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе из желоба. Расстояние от дна желоба до дна канала Нкан определяется по формуле
где - расход воды в канале м³с;
Вкан – ширина канала принимаемая 07 м.
Скорость движения воды в конце сборного канала при площади поперечного сечения
Определение потерь напора при промывке фильтров
h = h1+h2+h3+h4 (84)
где h1 – потери напора в ответвлениях труб распределительной системы которые следует определять по формуле:
где - коэффициент перфорации – это отношение суммарной площади всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора = 0111× 6 314×0802 = 033;
- скорость движения воды в коллекторе = 102 мс;
- скорость движения воды в распределительных трубах = 162 мс.
h2 – потери напора в поддерживающем слое определяемые по формуле:
h2 = 0022Нп.с.W (86)
где Нп.с – высота поддерживающего слоя.
h2 = 00221014 = 031 м
h3- потери напора в фильтрующей загрузке определяемые по формуле:
где и - коэффициенты принимаемые в зависимости от крупности зерен фильтрующей загрузки для песчаной загрузки с крупностью зерен 05 1 мм =076 =0017;
Нф - высота фильтрующего слоя Нф = 13 м.
h3 = (076+001714)13 = 13 м
h4 - потери напора в трубопроводе подводящем промывную воду к общему коллектору d =800 V = 097 (1000i =139 ) распределительной системы фильтра при длине 250 м:
h = 112+031+13+035=308 м
Подбор насосов для промывки фильтров
Насос для подачи промывной воды выбирается по расходу и требуемому напору.
Требуемый напор определяется по формуле:
где hг - геометрическая высота подъема воды равная 10 м;
hзап – запас напора равный 15 м.
Н = 10+308+15 = 146 м
Производительность промывных насосов:
Qнас=36·37·14=1865 м3ч
Подбираем два центробежных насоса для подачи промывной воды к скорым фильтрам марки Д 1250-65 производительностью 1000 м³ч напором 44 м [5].
Определим продолжительность фильтроцикла (работы фильтра между двумя промывками) по формуле
где - продолжительность рабочего фильтроцикла принимаем =12 ч;
- продолжительность промывки фильтра = 01 ч;
- время простоя фильтра в связи с промывкой = 033 ч.
Тр = 12 - (01+033) = 1157ч
Определим расход воды на промывку фильтра
8 % от производительности станции идет на промывку скорых фильтров.
Промывная вода от фильтров должна поступать в резервуары промывных вод. Необходимо 2 резервуара каждый на промывку 1 фильтра в течение 10 минут [1].
6 Расчет пескового хозяйства
На территории станции необходимо предусмотреть специальное хозяйство для хранения и транспортирования фильтрующих материалов.
Определим объем песка загружаемого первоначально в фильтры перед пуском водоочистной станции:
где – площадь одного скорого фильтра = 37 м²;
- количество фильтров равное 9 шт;
- высота фильтрующего слоя равная 130 м для песка
Ежегодная потребность в дополнительном количестве фильтрующего материала составляет 10% то есть объем дозагрузки составит
Площадь площадки для складирования фильтрующего материала определим по формуле:
где - высота насыпи фильтрующего материала на площадке равная 20 м.
Принимаем площадку для хранения песка с размерами 15×16 м.
Транспортирование песка осуществляется при помощи пескового насоса марки 3Пс-6 [2].
7 Расчет установки для обеззараживания воды
Обеззараживание воды направлено на улучшение воды в бактериологическом плане. Для цели обеззараживания воды применяется жидкий хлор получаемый при сжигании хлор - газа.
В данном случае используется двукратное хлорирование: первичный хлор вводится перед микрофильтрами для снижения окисляемости воды вторичный – после скорых фильтров на последней стадии обработки воды перед резервуарами чистой воды для целей обеззараживания.
Принимаем следующие дозы хлора: при поступлении исходной воды на станцию – 4 мгл и после фильтрования – 2 мгл.
Расчетный часовой расход хлора составит
=(сутДCl)(241000) (95)
где ДCl – доза хлора гм³.
Принимаем 2 дозирующих аппарата-хлоратора: для ввода хлора до и после очистки.
Производительность хлоратора вначале сооружений:
Подбираем хлоратор ЛОНИИ-100 с ротаметром РС-5. Производительность по хлору такого аппарата составляет 2 10 кгч. Размеры хлоратора 800×730×160 мм [4].
Подбираем хлоратор ЛОНИИ-100 с ротаметром РС-3. Производительность по хлору такого аппарата составляет 1 5кгч. Размеры хлоратора 800×730×160 мм [4].
Для каждого рабочего хлоратора предусматривается один резервный (п. 6.152 [1]).
Площадь хлораторной принимается 75 м². Хлораторы крепятся штырями на расстоянии 25 см от стены. Расстояние между установленными аппаратами принимается 70 см. В здании хлораторной предусматривается хранение трехсуточного запаса хлора.
Хлоропроводы для транспортирования жидкого хлора выполнены из бесшовных стальных труб. Количество хлоропроводов равно двум один – резервный (п. 6.153 [1]).
Расход хлора для предварительного хлорирования 71 кгч или 2м³с при плотности жидкого хлора 14 тм³ (п. 6.153[1]). Скорость жидкого хлора в трубопроводе составляет 08 мс (п. 6.153 [1]).
Диаметр трубопровода найдем по формуле
где - расход хлора м³с;
- скорость движения хлора в трубопроводе мс;
– коэффициент к расчетному расходу хлора (п. 6.153 [1]).
Диаметр хлоропровода для подачи хлора перед резервуарами чистой воды принимаем 6 мм.
Основной запас хлора хранится на складе который отделяется от хлораторной глухой стеной без проемов (п. 6.147 [1]).
Склад рассчитывается на месячную потребность хлора при его хранении в баллонах емкостью 50 л и массой хлора в каждом из них 70 кг.
При суточной потребности 255 кг за месяц эта потребность составит 7668 кг или 110 баллонов. Площадь занимаемая одним баллоном составляет 03 м² тогда площадь склада равна 33 м².
Общие размеры помещения хлорного хозяйства с учетом возможного расширения принимаем 6×6 м то есть общая площадь составит 36 м².
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ОЧИСТНОЙ СТАНЦИИ
По таблице предельных расходов [6] принимается диаметр каждого трубопровода. Гидравлический расчет трубопроводов представлен в таблице 5.1.
Таблица 1 – Гидравлический расчет трубопроводов
Напорные трубопроводы
От насосной станции 1-го
подъема к микрофильтрам
Подача промывной воды к микрофильтрам
Подача коагулянта от расходных баков в смеситель
Подача флокулянта от расходных баков в смеситель
промывной воды к скорым фильтрам из РЧВ
Безнапорные трубопроводы
От микрофильтров к смесителям
Смесители – горизонтальные отстойники
Горизонтальные отстойники – скорые фильтры
Скорые фильтры – РЧВ
Трубопровод отвода промывных вод от микрофильтров
Трубопровод промывной воды от скорых фильтров до резервуара для промывных вод
В курсовом проекте рассчитаны и спроектированы основные сооружения очистной станции по очистке природных вод. В соответствии с исходными данными подобраны способы очистки и обеззараживания вод необходимые дозы реагентов. В состав сооружений станции вошли микрофильтры горизонтальные отстойники скорые фильтры.
Подбор расчет очистных сооружений а также необходимых доз реагентов производился в соответствии с нормативными документами:
СНиП 2.04.02–84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.;
СанПиН 2.1.4.559-96 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.;
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
СНиП 2.04.02–84* Водоснабжение. Наружные сети и сооруженияГосстрой России. – М.: ГУП ЦПП. 2001. – 128 с.
Кульский Л.А. Проектирование и расчет очистных сооружений водопроводов Л. А. Кульский М. Н. Булава Ж. М. Говорова. – 2-е изд. – Киев 1972. – 424 с.
Николаенко Е. В. Очистка природных вод. Учебное пособие по курсовому проектированию Е. В. Николаенко Н. И. Ходоровская. – Челябинск: Издательство ЮУрГУ 2003. – 60 с.
Справочник по очистке природных и сточных вод Л. Л. Пааль Я. Я. Кару Х. А. Мельдер Б. Н. Репин. – М.: Высш. шк. 1994. – 336 с.: ил
Журба М.Г. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. 2 том. Очистка и кондиционирование природных вод М. Г. Журба. – 2-е изд. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов 2004. – 424 с.
Шевелев Ф. А.Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: справочное пособие Ф. А.Шевелев А. Ф. Шевелев. – М.: Стройиздат 1995. – 176 с.
Рисунок А.1- Схема перегородчатого смесителя
Рисунок Б.1-Схема горизонтального отстойника со встроенной камерой хлопьеобразования
Рисунок В.1- Схема скорого фильтра
Рисунок В.2-План скорого фильтра