Система водоснабжения промышленного предприятия

Лист 1.dwg

Примечание. Все расходы указаны в м³час.
Из городского водопровода
В городской коллектор
Из поверхностного источника
обезвоживания осадка
Насос перекачки известкового молока 1В610Х
Бункер металлический с воронкой 2
Насос К 50-32-125 для подачи осадка на вакуум-фильтр
Насос К 50-32-125 для откачки фильтрата из ресивера
Технологическая схема водоподготовки технической воды
Вакуум-фильтр БсхОУ-10-2
Бак сырого осадка (0
Конвеер горизонтальный с электродвигателем
Бак-хранилище коагулянта (1
Растворный бак коагулянта (0
Расходный бак коагулянта (0
Насос перекачки коагулянта 1В610Х
Насос-дозатор коагулянта НД 10016 К14А(В)
Спецификация оборудования
Дозатор известкового молока ДИМБА-1
Кран мостовой электрический подвесной
Генплан площадки промпредприятия с сетями водоснабжения и водоотведения
балансовая схема водоснабжения и водоотведения промпредприятия
Система водоснабжения промышленного предприятия
Балансовая схема водоснабжения и водоотведения промпредприятия
- резервуар-усреднитель
- административно-бытовой корпус
- вспомогательный корпус
- станция водоподготовки
- локальные очистные сооружения
- резервуар аварийного запаса воды
- насосная станция оборотного водоснабжения
- повысительная насосная станция
a - резервуар осветленной обесцвеченной воды
б - резервуар глубоко умягченной воды
- насосная станция технической воды
- резервуар нагретой воды
- резервуар охлажденной воды
Условные обозначения трубопроводов:
хозяйственно-питьевой трубопровод
трубопровод воды-теплоносителя (глубоко умягченной воды)
трубопровод технической воды
трубопровод речной воды
трубопровод оборотной воды на охлаждение
возвратный трубопровод оборотной воды
трубопровод подачи подпиточного расхода
трубопровод охлажденной оборотной воды
трубопровод хозяйственно-бытовой канализации
трубопровод производственной канализации
Примечание На балансовой схеме все расходы указаны в м³ч.
ЛОС - локальные очистные сооружения
ОХЛ - охладительные устройства (градирни)
НС - насосная станция
СВ - станция водоподготовки
АБК - административно-бытовой корпус
Условные обозначения:
Генплан площадки промпредприятия с сетями водоснабжения и водоотведения (М1:500)
Главный въезд и выезд

1. Титульный лист.doc

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Брестский государственный технический университет»
Кафедра водоснабжения водоотведения и охраны водных ресурсов
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
«Система водоснабжения промышленного предприятия»

2. Реферат.doc

Ключевые слова: методы очистки цветность мутность жесткость щелочность реагенты коагулянт солевое хозяйство кислотное хозяйство скорые напорные фильтры сорбционные фильтры ионообменные фильтры вертикальный отстойник катионирование запасно-регулирующая емкость умягчение солесодержание.
Пояснительная записка содержит выбор и обоснование методов обработки воды и состава сооружений для их осуществления; блок-схему очистки воды проектирование и гидравлический расчет сетей водопровода на промпредприятии расчет сооружений для: осветления и обесцвечивания воды – вихревого смесителя вертикального отстойника скорого напорного фильтра; снижения окисляемости воды – сорбционных фильтров; умягчения и снижения щелочности воды – ионообменных фильтров; сооружений и коммуникаций коагулянтного солевого и кислотного хозяйств также расчет и подбор насосного оборудования запасно-регулирующих емкостей РЧВ.
-70 04 03–В102–КП13–ПЗ

Лист 2.dwg

Примечание. Все расходы указаны в м³час.
Из городского водопровода
В городской коллектор
Из поверхностного источника
обезвоживания осадка
Насос перекачки известкового молока 1В610Х
Бункер металлический с воронкой 2
Насос К 50-32-125 для подачи осадка на вакуум-фильтр
Насос К 50-32-125 для откачки фильтрата из ресивера
Технологическая схема водоподготовки технической воды
Вакуум-фильтр БсхОУ-10-2
Бак сырого осадка (0
Конвеер горизонтальный с электродвигателем
Бак-хранилище коагулянта (1
Растворный бак коагулянта (0
Расходный бак коагулянта (0
Насос перекачки коагулянта 1В610Х
Насос-дозатор коагулянта НД 10016 К14А(В)
Спецификация оборудования
Дозатор известкового молока ДИМБА-1
Кран мостовой электрический подвесной
компоновочный план здания станции водоподготовки
Система водоснабжения промышленного предприятия
На шламовые площадки
Экспликация оборудования
Условные обозначения:
Вертикальный отстойник
Насос для подачи воды на фильтр
Скорый напорный фильтр
Напорный сорбционный фильтр
Резервуар осветлённой воды
Насос подачи осветлённой воды потребителю
Насос подачи осветлённой воды на умягчение
Насос подачи осветлённой воды на собственные нужды
H-катионитовый фильтр
Na-катионитовый фильтр
Насос подачи воды на Na-катионитовые фильтры
Резервуар сбора промывных вод с Н-катионитовых фильтров
Насос подачи промывных вод на взрыхление H-катионита
Насос подачи промывных вод на взрыхление Na-катионита
Резервуар сбора глубоко умягченной воды
Насос подачи умягченной воды потребителю
Растворный бак коагулянта
Насос для перекачивания раствора коагулянта
Бак-хранилище раствора коагулянта
Расходный бак раствора коагулянта
Насос-дозатор раствора коагулянта
Железнодорожная цистерна
Ёмкость для хранения концентрированной серной кислоты
Бак-мерник для серной кислоты
Эжектор для подачи кислоты на регенерацию
Насос для перекачивания раствора соли
Фильтр очистки раствора соли
Бак-хранилище раствора соли
Бак рабочего раствора соли для Na-катионитовых фильтров
Насос подачи регенерационного раствора соли
Резервуар сбора промывных вод с Na-катионитовых фильтров
I - помещение осветления
обесцвечивания и снижения окисляемости воды
II - зал H-катионитовых и Na-катионитовых фильтров
III - помещение приготовления коагулянта
IV - помещение приготовления кислоты
V - помещение приготовления соли
трубопровод концентрированного раствора соли
трубопровод подачи осветлённой воды
трубопровод подачи раствора коагулянта
трубопровод подачи раствора соли на Na-катионитовые фильтры
трубопровод подачи раствора кислоты на Н-катионитовые фильтры
Направляется на фильтры и на реагентные хозяйства
Компоновочный план здания станции водоподготовки (М 1:100)
Установка по умягчению воды методом последовательного H-Na-катионирования
Комплекс сооружений по осветлению и обесцвечиванию воды
Коагулянтное хозяйство

3. Содержание.docx

Анализ категорий водопотребителей на промпредприятии и требований к качеству воды__
Разработка балансовой схемы водоснабжения и водоотведения промпредприятия__
Выбор и обоснование системы и схемы водоснабжения промпредприятия__
Проектирование системы хозяйственно-питьевого водоснабжения промпредприятия__
1. Выбор и обоснование схемы подключения внутриплощадочной сети хозяйственно-питьевого водоснабжения к городскому коллектору__
2. Трассировка и гидравлический расчет хозяйственно-питьевого водопровода на два расчетных случая__
3. Определение объемов запасно-регулирующих резервуаров__
4. Определение параметров насосного оборудования водопроводной насосной станции и подбор насосного оборудования __
Проектирование системы производственного водоснабжения промпредприятия__
1. Трассировка и гидравлический расчет сети производственного водоснабжения__
2. Определение объемов запасно-регулирующих резервуаров__
3. Определение параметров и подбор насосного оборудования насосной станции технической воды оборотного водоснабжения__
4. Проектирование станции водоподготовки__
4.1. Выбор и обоснование методов обработки воды для принятой системы
4.2. Разработка технологической схемы водоподготовки__
4.3. Гидравлический расчет сооружений станции водоподготовки__
4.4. Разработка компоновочного плана здания станции водоподготовки__
5. Выбор охладительного устройства в оборотной системе водоснабжения__

5. Пояснительная записка.docx

Обеспечение водой промышленных предприятий является одной из важных народно-хозяйственных задач. В подавляющем большинстве отраслей промышленности вода используется в технологических процессах производства. Требования к количеству и качеству подаваемой воды определяется характером технологического процесса. Выполнение этих требований системой водоснабжения обеспечивает нормальную работу предприятия и надлежащее качество выпускаемой продукции. Неудовлетворительное выполнение системой водоснабжения поставленных требований может привести не только к ухудшению качества продукции или удорожанию производства но и в ряде случаев к порче оборудования и даже к опасным авариям.
Как методы использования воды на нужды производства так и требуемые для производства количества и качества воды всецело зависят от характера технологического процесса.
Вода используется в производстве для весьма разнообразных целей. В качестве основных категорий производственного водопотребления могут быть названы: использование воды для охлаждения промывки замочки увлажнения парообразования гидротранспорта изготовления продукции и т. д.
Требуемые для производственных целей количества воды определяется в результате технологических расчетов так же как и требуемые количества топлива пара электроэнергии и в значительной степени зависят от принятой схемы технологического процесса типа используемого оборудования и др.
Исключительно важное значение для многих отраслей промышленности имеет соблюдение требований относительно допустимого содержания в и используемой воде различных веществ. Требования эти весьма различны для различных технологических процессов и в количественном и в качественном отношении.
Ряд современных производственных потребителей предъявляют к качеству используемой воды столь высокие требования что им не может удовлетворять ни один природный источник водоснабжения. Эти требования могут быть выполнены только в результате искусственной обработки воды.
) Генплан пп (М 1:1000) – Вариант №3.
)Расход воды на хоз-питьевые цели на пп м3ч: средний 46; максимальный 87. Подключается к городскому водопроводу.
)Гарантийное давление городской сети водоснабжения в точке подключения внутриплощадочной сети – 018 МПа.
) Источник водоснабжения для технологических целей – поверхностный. Качество воды в источнике:
Цветность – 35 град;
Водородный показатель рН – 67;
Окисляемость – 73 мгл;
Щелочность – 78 мг-эквл;
Жесткость карбонатная – 78 мг-эквл;
Жесткость общая – 9 мг-эквл;
Содержание катионов и анионов в воде:
Са2+ – 5024 мгл; Mg2+ – 7896 мгл; Na+ – 1151 мгл; HCO3- – 312 мгл;
SO42- – 474 мгл; C S
Солесодержание – 780 мгл.
) Количество и качество технологической воды требуемое потребителям по потокам:
Первый поток: Вода–теплоноситель;
Полезный расход – 65 м3час;
Требуемое давление – 034 МПа;
Цветность – 20 град;
Окисляемость – 5 мгл;
Жесткость общая – 0025 мг-эквл;
Щелочность общая – 08 мг-эквл;
Солесодержание – - мгл;
Второй поток: Вода на технологические нужды;
Полезный расход – 40 м3час;
Требуемое давление – 027 МПа;
Окисляемость - 5 мгл;
) Расход воды на наружное пожаротушение – 25 лс.
) Этажность застройки – 5 этажей.
Анализ категорий водопотребителей на промпредприятии и требований к качеству воды
Обеспечение водой промышленных предприятий является одной из важных народнохозяйственных задач. Нормальная работа промышленных предприятий во многом зависит от правильного снабжения водой. На промышленных предприятиях вода используется для следующих целей:
– технологических нужд;
– хозяйственно-питьевых и душевых нужд работающих;
– противопожарных целей.
В подавляющем большинстве отраслей промышленности большое количество воды используется в технологических процессах производства. С целью обеспечения технологического процесса или стойкости агрегатов работающих в зонах высоких температур вода используется для охлаждения. Также вода входит в продукцию как ее элемент включая получение пара для выработки электроэнергии. Вода сопутствует различным процессам это так называемые подсобные нужды (поливки промывки мытье и т. п.).
Требования к количеству и качеству подаваемой воды определяются характером технологического процесса. Выполнение этих требований системой водоснабжения обеспечивает нормальную работу предприятия и надлежащее качество выпускаемой продукции. Неудовлетворительное выполнение системой водоснабжения поставленных задач может привести не только к ухудшению качества продукции или удорожанию производства но и в ряде случаев к порче оборудования и даже к опасным авариям.
Требования к качеству воды
Для удовлетворения хозяйственно-бытовых и душевых нужд качество воды должно соответствовать требованиям СанПиН 10-124 РБ 99 «Вода питьевая». К воде используемой в пищевой и бродильной промышленности предъявляются такие же требования как и к питьевой а в некоторых случаях предъявляются специфические более жесткие требования.
Вода для охлаждения (действующих агрегатов химической аппаратуры доменных и мартеновских печей пара жидких и газообразных продуктов в холодильниках) не должна давать отложений вызывать биологические обрастания и коррозию поверхностей должна иметь возможно более низкую температуру.
Нормы качества питательной воды для паросилового хозяйства зависят от типа современных котлов и давления – отсутствие взвешенных веществ солей растворенного кислорода.
Вода используемая для подсобных нужд в большинстве случаев не должна содержать грубодисперсных взвешенных веществ. В производствах где вода соприкасается с продукцией и входит в её состав (хлопчатобумажная шелковая промышленность производство мыла красителей искусственного волокна) к воде предъявляются требования более высокие чем к хозяйственно-питьевой воде.
Разработка балансовой схемы водоснабжения и водоотведения промпредприятия
Для расчета систем водоснабжения и водоотведения необходимо составлять графические схемы водного баланса по каждому потребителю воды на территории промышленного предприятия. В этих балансовых схемах указывается количество воды подаваемой каждому потребителю (аппарату цеху корпусу) сбрасываемой каждым потребителем теряемой безвозвратно в производстве на охладительных установках очистных сооружениях и т. д. В схемах кроме того указывается: направление движения воды; виды водоподводящих и водоотводящих коммуникаций или категории транспортируемой по коммуникациям воды; расположение потребителей воды сооружений по ее охлаждению очистке и т. д. Такие схемы составляются либо в абсолютных количествах циркулирующих вод за единицу времени (м3сут м3ч) либо в удельных расходах воды на единицу продукции или потребляемого сырья (м3т).
Для составления балансовой схемы водоснабжения и водоотведения следует внимательно изучить типы водопотребителей на предприятии требования их к качеству воды соотношение расходов потребляемой воды различными потребителями источники образования производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод их качество и соотношения расходов а также возможность использования очищенных сточных вод в технологических процессах.
При оборотной системе производственного водоснабжения с устройством охладительной установки в охладительном устройстве возникают следующие потери: на капельный унос на испарение на продувку. Ориентировочно величины потерь принимают: на капельный унос – 2-3% на испарение – 5-8% на продувку – 10-12% от расхода оборотной воды.
На балансовой схеме указываются:
Категории водопотребителей (Цех 1 Цех 2 АБК Котельная Вспомогательный корпус Мастерская);
Значение расходов потребляемой ими воды;
Количество образовавшихся потерь;
Количество образующейся сточной жидкости.
При этом одновременно решается вопрос выбора системы и схемы водоснабжения и водоотведения так как на балансовой схеме указывается из каких категорий водопровода поступает вода для удовлетворения хозяйственно-питьевых и производственных нужд и в канализационные коллекторы какой системы сбрасываются сточные воды.
Балансовая схема водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия представлена на рисунке 2.1 а также на листе 1 графической части.
Условные обозначения трубопроводов принимаются по ГОСТ 21.205-93 «Условные обозначения элементов санитарно-технических систем» [1] приложение А.
Рассчитаем значения всех расходов для балансовой схемы:
+40+65=(46+65)+095+2+13+39+3705+533
где: Qх.п. – расход воды на хозяйственно-питьевые нужды;
Qтепл – расходы воды-теплоносителя;
Qтехн – расходы воды на технологические нужды;
ΣQх.б. – расход хозяйственно-бытовых сточных вод;
Qвозв – расход оборотной воды;
Q’произв – расход производственных сточных вод;
Qподп – расход подпиточной воды;
Q’техн – расход производственных сточных вод из цеха №1 на ЛОС;
qк.у qисп qпрод – потери воды на испарение капельный унос и продувку в охладительном устройстве соответственно;
qпот – потери воды при использовании в цехе №1.
Т.к. равенство выполняется – расчеты верны и балансовая схема составлена правильно.
Выбор и обоснование системы и схемы водоснабжения промпредприятия
Система водоснабжения представляет собой комплекс инженерных сооружений предназначенных для забора воды из природных источников улучшения её качества транспортирования хранения и подачи её потребителям.
На площадке промпредприятия в соответствии с требованиями потребителей необходимо устраивать систему хозяйственно-питьевого производственного и противопожарного водоснабжения. В зависимости от требований предъявляемых к качеству воды данные системы могут устраиваться раздельными или объединенными.
По характеру использования воды системы водоснабжения могут быть прямоточные с последовательным использованием воды и оборотные.
Прямоточное водоснабжение. Вода использованная потребителем выпускается в канализацию и далее в водоем.
Последовательное водоснабжение. Отработанная в одном цехе вода направляется в другой цех и только после этого поступает в канализацию. Такую схему водоснабжения можно использовать между предприятиями цехами предприятий и отдельными агрегатами.
Оборотное водоснабжение. Использованную потребителем воду не сбрасывают в водоем или реку как при прямоточном водоснабжении а вновь направляют потребителю после обработки. Благодаря этому из источника подается незначительное количество добавочной воды для пополнения потерь воды при ее охлаждении или очистке (продувка).
В курсовом проекте для сети объединенного противопожарного и хозяйственно-питьевого водопровода В1 принята кольцевая система (для цехов №1 №2) с наличием тупиковых участков для всех остальных водопотребителей (АБК котельная вспомогательный корпус мастерская). Присоединение объединенной противопожарной и хозяйственно-питьевой производственной сети водоснабжения к городской осуществляется через регулирующую ёмкость и насосы–повысители давления.
Для сети технического водоснабжения В3 принята прямоточная система а для сети воды-теплоносителя В4 – оборотная с охлаждением воды на градирнях и последующим возвращением ее в цех.
Проектирование системы хозяйственно-питьевого водоснабжения промпредприятия
1. Выбор и обоснование схемы подключения внутриплощадочной сети хозяйственно-питьевого водоснабжения к городскому коллектору
Существует два принципиальных подхода к хозяйственно-питьевому водоснабжению предприятий:
– подключение к системе городского водоснабжения (при расположении предприятия в черте города);
–устройство самостоятельных источников водоснабжения (предпочтительнее при расположении предприятия вне города).
Подача воды из городской сети в хозяйственно-питьевой водопровод предприятия осуществляется по двум или нескольким вводам из различных магистральных линий городской водопроводной сети. Существуют следующие схемы подключения внутриплощадочных сетей хп водоснабжения предприятия к внеплощадочным (городским) водопроводам (рис. 4.1).
Рисунок 4.1 – Схемы подключения внутриплощадочной водопроводной сети к городскому водопроводу
а – через насосы–повысители давления; б – то же и регулирующую ёмкость;
в – без дополнительных устройств.
– магистраль городской водопроводной сети; 2 – насосная станция; 3 – внутриплощадочная водопроводная сеть; 4 – регулирующая емкость.
Выбор схемы подключения осуществляется на основании выполнения гидравлического расчета внутриплощадочной сети с учетом гарантийного напора (избыточного давления) в городском водопроводе в точке подключения пп.
Если требуемое избыточное давление водопроводной сети предприятия превышает избыточное давление водопроводной сети города то строят повысительные насосные станции а иногда устанавливают регулирующие емкости позволяющие забирать воду из городского водопровода равномерно в течение суток.
На территории промпредприятия при объединенной системе хоз-питьевого и противопожарного водоснабжения принимается схема подключения к городской сети через регулирующие емкости и насосную станцию (б).
2. Трассировка и гидравлический расчет хозяйственно-питьевого водопровода на два расчетных случая
На территории промпредприятия для удовлетворения хозяйственно-питьевых нужд работающих проектируется система хозяйственно-питьевого водоснабжения. Качество воды должно удовлетворять требованиям СанПиН 10-124 РБ 99 «Вода питьевая». На эту систему также возлагаются и противопожарные функции. Внутриплощадочная сеть хозяйственно-питьевого водоснабжения для повышения ее надежности устраивается кольцевой.
Трассировка хозяйственно-питьевого водопровода
Первым этапом гидравлического расчета сети является ее трассировка. Трассирование водопроводной сети в процессе которого ей придают определенное геометрическое начертание в плане зависит от рельефа местности планировки снабжаемого водой объекта размещения потребителей воды расположения дорог размеров цехов наличия естественных и искусственных препятствий (рек каналов железнодорожных путей) а также от расположения регулирующих емкостей (водонапорного бака и запасного резервуара).
Наружная водопроводная сеть состоит из магистральных и распределительных линий. Магистральные линии питают распределительную сеть. Трассу магистралей выбирают так чтобы вода потребителям подавалась кратчайшим путем.
Магистральные трубопроводы являются наиболее ответственными участками наружной водопроводной сети и поэтому подлежат расчету. Распределительные линии как правило не рассчитываются но на небольших предприятиях где водопроводная сеть мало разветвлена в расчет принимаются все линии.
При трассировании водопроводной сети необходимо руководствоваться следующими принципами [11]:
– главные магистральные линии надо направлять по кратчайшему расстоянию к наиболее крупным водопотребителям;
– водопроводные линии должны быть расположены равномерно по всей территории объекта водоснабжения;
– водопроводные линии следует располагать по проездам или обочинам дорог параллельно линиям застройки по возможности вне асфальтовых и бетонных покрытий;
– автомобильные дороги трубопроводы должны пересекать под прямым углом.
Размещение сетей водоснабжения и канализации на территории промышленного предприятия принимается в соответствии с требованиями [2 11 13] отдельные фрагменты из [13] приведены в приложении Б [14].
Размещение инженерных сетей
Для предприятий следует проектировать единую систему инженерных сетей размещаемых в технических полосах обеспечивающих занятие наименьших участков территории и увязку со зданиями и сооружениями.
Выбор способа размещения сетей (наземный надземный или подземный) должен предусматриваться в соответствии с результатами технико-экономических расчетов.
Для сетей различного назначения следует как правило предусматривать совместное размещение в общих траншеях тоннелях каналах на низких опорах шпалах или эстакадах с соблюдением соответствующих санитарных и противопожарных норм и правил безопасности эксплуатации сетей.
Подземные сети надлежит прокладывать вне проезжей части автомобильных дорог.
Расстояния по горизонтали (в свету) от подземных коммуникаций до зданий и сооружений следует принимать не менее указанных:
от водопровода и напорной канализации до: фундаментов зданий и сооружений – 5 м фундаментов ограждения опор галерей эстакад трубопроводов – 3 м автодорог – 2 м;
от самотечной канализации и водостоков до: фундаментов зданий и сооружений – 3 м фундаментов ограждения опор галерей эстакад трубопроводов – 15 м автодорог – 15 м.
Расстояния по горизонтали (в свету) между инженерными подземными сетями при их параллельном размещении следует принимать не менее указанных:
между водопроводом и водопроводом – 07–5 м (в зависимости от материала труб вида грунта и давления [11]) между канализацией и канализацией – 04 м;
расстояния от канализации до хоз-питьевого водопровода должны приниматься: до водопровода из железобетонных и асбестоцементных труб прокладываемых в глинистых грунтах – не менее 5 м в крупнообломочных и песчаных грунтах – не менее 10 м; до водопровода из чугунных труб диаметром до 200 мм – не менее 15 м диаметром более 200 мм – не менее 3 м; до водопровода из пластмассовых труб – не менее 15 м;
расстояние между сетями канализации и производственного водопровода независимо от материала труб а также от номенклатуры и характеристики грунтов должно быть не менее 15 м.
При пересечении инженерных сетей расстояния по вертикали (в свету) должны быть не менее:
между трубопроводами и автомобильными дорогами считая от верха покрытия проезжей части до верха трубы (или ее футляра) – по расчету на прочность но не менее 06 м;
между трубопроводами различного назначения (за исключением канализационных пересекающих водопроводные и трубопроводов для ядовитых и дурно пахнущих жидкостей) – 02 м:
трубопроводы транспортирующие воду питьевого качества следует размещать выше канализационных или трубопроводов транспортирующих ядовитые и дурно пахнущие жидкости на 04 м; допускается размещать стальные заключенные в футляры трубопроводы транспортирующие воду питьевого качества ниже канализационных при этом расстояние от стенок канализационных труб до обреза футляра должно быть не менее 5 м в каждую сторону в глинистых грунтах и 10 м – в крупнообломочных и песчаных грунтах а канализационные трубопроводы следует предусматривать из чугунных труб.
Размещение зданий и сооружений
Расстояния между охладителями воды зданиями и сооружениями следует принимать по [2] не менее указанных:
от вентиляторных секционных градирен наземных до: вентиляторных секционных градирен наземных – 9-24 м (в зависимости от площади секции) зданий – 21 м края проезжей части автодорог общего пользования – 39 м внутризаводских автодорог – 9 м.
от вентиляторных секционных градирен на покрытиях зданий до: вентиляторных секционных градирен на покрытиях зданий – 12 м зданий – 9 м края проезжей части автодорог общего пользования и внутризаводских автодорог – 9 м.
Минимальное расстояние от градирен производительностью до 100 м3ч: до зданий и сооружений – 15 м до края проезжей части автодорог общего пользования – 6 м.
Расстояние от открытых отстойников до зданий и сооружений следует принимать как для вентиляторных секционных наземных градирен.
Гидравлический расчет хозяйственно-питьевого водопровода на два расчетных случая
Расчет сети хозяйственно-питьевого водоснабжения необходимо произвести на случай максимального водопотребления из сети и случай тушения расчетного количества пожаров в час максимального водопотребления из сети. Гидравлический расчет сводится к определению расчетных расходов на участках сети подбору экономически выгодных диаметров подбору материала труб расчету потерь напора (давления) на участках определению объемов запасно-регулирующего резервуара и подбору насосного оборудования для обеспечения подачи необходимого количества воды под требуемым напором (давлением).
Гидравлический расчет хозяйственно-питьевой водопроводной сети производится на максимальный часовой расход Qмакс лс. Максимальные секундные расходы (хозяйственно-питьевые) каждого потребителя принимаются пропорционально расчетным расходам (хозяйственно-питьевым) на балансовой схеме: цех №1 – q1 лс цех №2 – q2 лс АБК – q3 лс котельная – q4 лс; вспомогательный корпус – q5лс мастерская – q6 лс. Далее схематично вычерчивается хозяйственно-питьевая сеть на которой показываются места отбора воды потребителями и водопитатель (рис. 4.2.).
Гидравлический расчет ведем в следующей последовательности:
Расчет сети на случай максимального водопотребления
Сеть разбивается на расчетные участки и намечаются узловые точки (рис.4.2.).
Определяются величины отборов воды из узлов при заданных условиях работы сети по формуле:
где q – сумма отборов воды из участков примыкающих к узлу лс;
qсоср. – собственный сосредоточенный расход лс.
Проверяем условие: (4.2)
Назначается диктующая точка (точка схода потоков) (рис.4.2.).
Намечается предварительное потокораспределение по линиям кольцевой сети. Расчетные расходы на участке сети определяются из условия выполнения баланса в узле (1-й закон Кирхгофа). Алгебраическая сумма расходов приходящих и уходящих из узла должна быть равна нулю. При этом расходы приходящие к узлу условно считаются положительными а уходящие от узла включая отбор – отрицательными.
Подбирается материал водопроводных труб. Для напорных водоводов и сетей как правило следует применять неметаллические трубы (пластмассовые железобетонные напорные и др.) [3].
По расчетным расходам определяются экономически выгодные диаметры на расчетных участках сети с использованием таблиц Шевелева [4]. Диаметр труб водопровода объединенного с противопожарным на промышленных предприятиях должен быть не менее 100 мм [3].
Рассчитывают потери напора hl и давления pl по длине на каждом участке по формулам:
Знаки потерь напора (давления) расставляют в зависимости от выбранного направления обхода кольца. Если движение воды на участке совпадает с направлением обхода то потеря напора (давления) берется со знаком «+» если не совпадает – со знаком «–».
Допустимые максимальные значения скорости и потерь напора (давления) по расчетному участку зависят от диаметра трубы [4] и лежат в интервале: V=09–12 мс; h – до 6 мкм (p – до 006 МПакм).
Исходные данные и результаты гидравлического расчета сводятся в таблицу.
Выполняется гидравлическая увязка кольцевой водопроводной сети в ходе которой осуществляется поиск истинного потокораспределения по участкам водопроводной сети при котором достигаются условия выполнения 2-го закона Кирхгофа: алгебраическая сумма потерь напора (давления) в кольце равна нулю т.е. (). Для ручной увязки это соотношение допускается принимать .
Невязка определяется как алгебраическая сумма потерь напора (давления) в кольце:
Если невязка Δh превышает допустимую то сеть увязывают последовательно перераспределяя расходы воды вводя при каждом исправлении поправочный расход Δq который определяется отдельно для каждого кольца по формуле:
Знак поправочного расхода означает какие участки перегружены (если «–»Δq то перегружены участки на которых вода движется против часовой стрелки если «+»Δq то перегружены участки на которых вода движется по часовой стрелке). Поэтому необходимо с перегруженных участков снять расход воды в объеме Δq и прибавить к недогруженным участкам в объеме Δq.
Исправленные расходы определяют по формуле:
(первое исправление) (4.6)
(второе исправление и т.д.) (4.7)
Гидравлический расчет хозяйственно-питьевой водопроводной сети производится на максимальный часовой расход 87 м3ч = 2417 лс. Максимальные секундные расходы (хозяйственно-питьевые) каждого потребителя принимаются пропорционально расчетным расходам (хозяйственно-питьевым) на балансовой схеме.
– Котельная + мастерская – q1= 0803 лс;
– Цех №2 – q2=0405 лс;
– Вспомогательный корпус – q4=0399 лс;
– Цех №1 – q5=0405 лс.
Далее схематично вычерчивается хозяйственно-питьевая сеть на которой показываются места отбора воды потребителями и водопитатель (рис. 4.2.).
Разбивается сеть на расчетные участки и намечаются узловые точки (рис. 4.2.).
Рисунок 4.2 – Схема кольцевой сети хозяйственно-питьевого водопровода для расчета узловых расходов
Определяются величины отборов воды из узлов при заданных условиях работы сети по формуле (4.1):
Проверяем условие (4.2):
17= 0803+0405+0405+0399+0405=0604+02025+06015+1009
17=2417=2417 – условие выполняется.
Трубы принимаем пластмассовые по ГОСТ 18599–2001 ПЭ63 SDR41.
Результаты гидравлического расчета приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 – Результаты гидравлического расчёта на случай максимального водопотребления.
Предварительное потокораспределение
Так как невязка Δh не превышает допустимую (±05 м ±0005 МПа) то исправление делать не надо.
Расчет сети на случай тушения расчетного количества пожаров в час максимального водопотребления из сети
Принимается расход воды на тушение наружного пожара на предприятии по заданию qпож = 25 лс.
Возникновение пожара назначаем в диктующей точке. Расход qпож на тушение пожара прибавляется к расходу насосной станции и узловому расходу в диктующей точке. Производится предварительное потокораспределение и определяются расчетные расходы (рис. 4.3.).
Рисунок 4.3 – Схема предварительного потокораспределения для случая тушения расчетного количества пожаров в час максимального водопотребления из сети
По расчетным расходам определяются экономически выгодные диаметры на расчетных участках сети с использованием таблиц Шевелева [4].
При расчете сети на случай тушения расчетного количества пожаров в час максимального водопотребления допустимые максимальные значения скорости и потерь напора (давления) зависят от диаметра трубы [4] и с учетом первого расчетного случая лежат в интервале: V до 15-25 мс; h до 10-15 мкм (p до 01-015 МПакм). В случае невыполнения данных условий полученные диаметры могут отличаться от принятых диаметров для случая максимального водопотребления.
Рассчитывают потери напора (давления) по длине на каждом участке. Определяется алгебраическая сумма потерь напора (давления) в кольце которая должна бытьм (≤ 0005 МПа). При невыполнении данного условия необходимо произвести перераспределение расходов воды по вышеизложенной методике.
Если на каких-то участках сети при расчете на случай тушения пожара произошло изменение диаметров по сравнению с расчетным случаем максимального водопотребления то необходимо выполнить новый гидравлический расчет сети на случай максимального водопотребления с учетом изменившихся диаметров. Окончательные результаты расчета сети на случай максимального водопотребления сводятся в таблицу.
Результаты гидравлического расчета приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.2. – Результаты гидравлического расчёта на случай максимального водопотребления с учётом пожара.
Так как при расчете с учётом пожара диаметры на всех участках поменялись по сравнению со случаем максимального водопотребления то производим окончательный их перерасчет.
Таблица 4.3. – Результаты гидравлического расчёта на случай максимального водопотребления (перерасчёт).
Расчет напорного водовода от насосной станции до узла 1
Расчет данного участка производится также на два случая:
а) максимального водопотребления с расходом Qмакс лс;
б) тушения расчетного количества пожаров в час максимального водопотребления из сети с расходом (Qмакс+qпож) лс.
На данном участке принимаются неметаллические трубы (пластмассовые железобетонные напорные и др.) [3]. По расчетным расходам определяются экономически выгодные диаметры на данном участке сети с использованием таблиц Шевелева [4]. Рассчитывают потери напора (давления). Они не должны превышать 6 м на 1 км (006 МПа на 1 км) длины участка.
Результаты расчета напорных водоводов приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.4 – Гидравлический расчет напорного водовода.
Потери давления p МПа
Максимальное водопотребление
Тушение пожара в час максимального водопотребления
Максимальное водопотребление (Перерасчёт)
3. Определение объемов запасно-регулирующих резервуаров
Общая вместимость запасно-регулирующего резервуара Wобщ определяется по формуле: (4.8)
где Wрег – регулирующий запас воды м3 наибольшая регулирующая ёмкость
запасного резервуара составляет 12-24% максимального суточного расхода воды: (4.9)
Wос – запас воды на нужды очистной станции м3 зависит от методов очистки воды и составляет 2-30% от суточного расхода воды:
Если подача воды осуществляется из городского водопровода то Wос=0;
Wнз – неприкосновенный противопожарный запас воды м3 состоит из запаса воды на тушение пожара Wпож и запаса воды для хозяйственно-питьевых (производственных) нужд на время тушения пожара Wх-п:
где Wпож – объем неприкосновенного запаса воды в резервуаре м3 определяется из расчета тушения пожара в течение 3 ч:
где qпож – расход воды на тушение расчетного количества пожаров лс;
Wх-п – неприкосновенный хозяйственно-питьевой запас воды на время тушения пожара в течение трех смежных часов максимального водопотребления м3:
В одном узле должно быть не менее двух резервуаров; при этом распределение запасных и регулирующих объемов воды следует производить пропорционально их числу или объему. Устройство одного резервуара допускается если отсутствует противопожарный запас воды.
Принимается количество резервуаров определяется расчетная вместимость одного резервуара и подбирается объем и размеры типового резервуара по приложению В [14].
Для принятого резервуара необходимо определить площадь резервуара (S м2) рабочую высоту слоя воды (Нр м) а также объем неприкосновенного противопожарного запаса в одном резервуаре ( м3) и высоту неприкосновенного запаса в одном резервуаре ( м).
Определим объем запасно-регулирующих резервуаров
Неприкосновенный хозяйственно-питьевой запас воды на время тушения пожара в течение трех смежных часов максимального водопотребления определяем по формуле (4.13). Условно принимаем расход воды для смежных часов равным среднему часовому расходу
Объем неприкосновенного запаса воды в резервуаре определяем по формуле (4.12):
Неприкосновенный противопожарный запас воды по формуле (4.11) составит:
Запас воды на нужды очистной станции при подаче воды из городского водопровода .
Регулирующий запас воды определяем по формуле (4.9) принимая что регулирующая емкость запасного резервуара составляет 20% от максимального суточного расхода воды:
Общая вместимость запасно-регулирующего резервуара по формуле (4.8) составит:
Wобщ=4176+0+2879=32966 м3
Принимаем 2 резервуара по ТП 901-4-58.83 объемом 200м3 с размерами H×L×B=379×12×6м. При данных размерах площадь составляет S=72м2.
Объем неприкосновенного противопожарного запаса воды в одном резервуаре составляет:
Рабочая высота воды в одном резервуаре:
Высота неприкосновенного запаса воды в одном резервуаре:
4. Определение параметров насосного оборудования водопроводной насосной станции и подбор насосного оборудования
При объединенном хозяйственно-питьевом и противопожарном водопроводе давление насосов при максимальном водопотреблении из сети определяется по формуле:
где PТР(Д.Т.) – требуемое давление МПа определяется по формуле:
где n – этажность застройки;
– суммарные потери давления водопроводной сети от диктующей точки до камеры переключений (узел 1) МПа принимаются по результатам гидравлического расчета табл. 4.3;
pВ – потери давления в водоводах МПа принимаются по результатам гидравлического расчета табл. 4.4;
pН.С. – потери давления в коммуникациях насосной станции МПа принимаются 0025–003 МПа;
pВС. – потери давления во всасывающих линиях насоса МПа принимаются 0005–001 МПа;
ZЗ(Д.Т.) – отметка земли диктующей точки м принимается по генплану;
ZРЧВ – отметка неприкосновенного уровня воды в запасно-регулирующем резервуаре м определяется по формуле:
где ZЗ(РЧВ) – отметка земли РЧВ м принимается по генплану;
НР – рабочая высота запасно-регулирующего резервуара м;
– высота неприкосновенного запаса в одном резервуаре м.
После определения давления Р1 производится его сравнение с гарантийным избыточным давлением городской сети. Если () и расход городской сети обеспечивает подачу максимально часового расхода то обеспечение промпредприятия водой питьевого качества может осуществляться непосредственно из городской сети. В данном случае необходимо предусмотреть установку насосного оборудования для подачи воды в случае аварии на городской сети. Если () то обеспечение промпредприятия водой питьевого качества может осуществляться только через насосную станцию. Для этого предусматриваются насосы для подачи хозяйственно-питьевого расхода при этом насосы должны обеспечивать подачу максимального часового расхода при давлении Р1.
Давление насосов при максимальном водопотреблении и тушении расчетного количества пожаров определится по формуле
где PИЗБ – избыточное давление (на уровне поверхности земли) МПа для водопровода низкого давления 01 МПа;
– суммарные потери давления водопроводной сети от диктующей точки до камеры переключений (узел 1) МПа принимаются по результатам гидравлического расчета для случая тушения пожара табл. 4.2;
pВ – потери давления в водоводах МПа принимаются по результатам гидравлического расчета для случая тушения пожара табл. 4.4;
рВС. – потери давления во всасывающих линиях насоса м принимаются 0005-001 МПа;
ZДН.РЧВ – отметка дна в запасно-регулирующем резервуаре м определяется по формуле:
После определения давления Р2 производится его сравнение с давлением Р1. Если при пожаре давление Р2 больше давления Р1 создаваемого хозяйственно-питьевыми насосами то на насосной станции устанавливают пожарный насос рассчитанный на подачу расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды и для тушения пожара при давлении Р2. Если () то на насосной станции предусматривают недостающее число дополнительных насосов подающих недостающее количество воды (для наружного пожаротушения). В этом случае все насосы включены параллельно и работают с давлением Р1.
Подбор насосного оборудования осуществляется по требуемой подаче и рассчитанному давлению с использованием приложения Г [14].
Определим параметры насосного оборудования водопроводной насосной станции и подберем насосное оборудование
При объединенном хозяйственно-питьевом и противопожарном водопроводе давление насосов при максимальном водопотреблении из сети определяется по формуле (4.17):
где PТР(Д.Т.) – требуемое давление МПа определяется по формуле (4.18) при этажности застройки n=5 (по заданию):
– суммарные потери давления водопроводной сети от диктующей точки до камеры переключений (узел 1) МПа по табл. 4.3 для направления с большими потерями (3-4 4-1) составляют 0000139+000001=0000149 МПа;
pВ – потери давления в водоводах МПа по табл. 4.4 составляют 0000046 МПа;
pН.С. – потери давления в коммуникациях насосной станции МПа принимаем 0025 МПа;
pВС. – потери давления во всасывающих линиях насоса МПа принимаем 0005 МПа;
ZЗ(Д.Т.) – отметка земли диктующей точки ZЗ(Д.Т.)=120 000 м;
ZРЧВ – отметка неприкосновенного уровня воды в запасно-регулирующем резервуаре м определяется по формуле (4.19):
где ZЗ(РЧВ) – отметка земли РЧВ ZЗ(РЧВ)=120000 м;
НР – рабочая высота запасно-регулирующего резервуара м по п. 4.3. Hр=229м;
– высота неприкосновенного запаса в одном резервуаре м по п. 4.3. =20м.
После определения давления Р1 производится его сравнение с гарантийным избыточным давлением городской сети.
В данном случае Ргар=018 МПа Р1=0292 МПа и значит обеспечение промпредприятия водой питьевого качества может осуществляться только через насосную станцию. Для этого предусматриваем насосы для подачи хозяйственно-питьевого расхода при этом они должны обеспечивать подачу максимального часового расхода при давлении Р1. Предусматриваем установку насосов с общей подачей 87 м3час и давлением 0292 МПа (напором 292 м). По приложению Г [14] принимаем к установке 2 последовательно подключенных насоса марки К50-32-125 с подачей 125м³час и давлением 02 МПа (125 м³час 04 МПа при последовательном подключении) – 2 рабочих 1 резервный.
Напор насосов при максимальном водопотреблении и тушении расчетного количества пожаров определяется по формуле (4.20):
PИЗБ – избыточное давление (на уровне поверхности земли) МПа для водопровода низкого давления 01 МПа;
– суммарные потери давления водопроводной сети от диктующей точки до камеры переключений (узел 1) МПа по табл. 4.2 для направления с большими потерями (3-4 4-1) составляют 00091+00077=00167 МПа;
pВ – потери давления в водоводах МПа по табл. 4.4 составляют 00034 МПа;
рВС. – потери давления во всасывающих линиях насоса м принимаем 0005 МПа;
ZЗ(Д.Т.) – отметка земли диктующей точки ZЗ(Д.Т.)=120000 м;
ZДН.РЧВ – отметка дна в запасно-регулирующем резервуаре м определяется по формуле (4.21):
Окончательно: После определения давления Р2 производим его сравнение с давлением Р1.
В данном случае Р2=0168 МПа Р1=0292 МПа. Т.к. то на насосной станции предусматриваем недостающее число дополнительных насосов подающих недостающее количество воды (для наружного пожаротушения). В этом случае все насосы включены параллельно и работают с давлением Р1. Таким образом необходимо предусмотреть установку насосов с подачей 90 м3час и давлением 0292 МПа (напором 292 м). По приложению Г [14] принимаем к установке насосы марки К100-65-200А с подачей 90м³час и давлением 04 МПа (напором 40м) – 1 рабочий 1 резервный.
Проектирование системы производственного водоснабжения промпредприятия
1. Трассировка и гидравлический расчет сети производственного водоснабжения
На территории промпредприятия для производственных целей проектируется система производственного водоснабжения. Согласно исходных данных производственная вода требуется для следующих целей:
– для технологических процессов (прямоточная система водоснабжения) – вода техническая;
– для охлаждения оборудования (оборотная система водоснабжения) – вода теплоноситель.
Качество воды требуемое потребителями по двум потокам различно. Источником воды для производственного водоснабжения является вода из поверхностного источника (реки). Для достижения качества воды соответствующего требованиям потребителя хранения запаса воды и подачи её потребителю на площадке промышленного предприятия предусматривается следующий комплекс сооружений: станция водоподготовки резервуары технической воды насосная станция производственного водоснабжения и внутриплощадочные сети производственного водоснабжения.
Внутриплощадочные сети производственного водоснабжения устраиваются тупиковыми. Трассирование этих сетей и размещение их на площадке промпредприятия производится аналогично хозяйственно-питьевым сетям (п. 4.2.).
Гидравлический расчет сводится к определению расчетных расходов на участках сети подбору экономически выгодных диаметров подбору материала труб расчета потерь напора на участках определению объемов запасно-регулирующих резервуаров и подбору насосного оборудования для обеспечения подачи необходимого количества воды под требуемым давлением.
Последовательность расчета
Схематично вычерчиваются производственные сети водоснабжения на которой показываются места отбора воды потребителями и водопитатель (рис. 5.1).
Принимаются расчетные расходы производственной воды по потокам согласно балансовой схеме: Qтехн лс Qтепл лс.
Подбирается материал водопроводных труб. Для сетей в пределах промышленного предприятия принимаются пластмассовые напорные трубы.
Рассчитывают потери напора (давления) по длине на каждом участке по формулам (4.3) и (4.3.1).
Исходные данные и результаты гидравлического расчета сводятся в таблицу по форме таблицы 4.1.
Рисунок 5.1 – Расчётная схема сетей В3 В4 В5 В6 В4.1 В5.1.
Последовательность гидравлического расчета сети производственного водоснабжения
Расчетные схемы сетей В3 В4 В5 В6 В4.1 В5.1 представлены на рисунке 5.1.
Согласно балансовой схеме:
– расход воды для технических целей QВ3 =40м3ч = 11111 лс (подается в цех №1);
– расход воды теплоносителя QВ4 = 65м3ч = 18056лс (подается в цех №2);
– расход воды подпиточной QВ4.1 = 117м3ч = 325лс (подается в резервуар охлажденной воды или в резервуар под градирней);
– расход воды охлажденной оборотной обратной QВ5 = 65м3ч = 18056лс (подается на НС оборотного водоснабжения и далее – в цех №2);
– расход воды охлажденной оборотной QВ5.1 = 533м3ч = 14806лс (подается в резервуар охлажденной воды);
– расход воды нагретой оборотной на охлаждение QВ6 = 65м3ч = 18056лс (подается в резервуар нагретой воды и далее – на градирню).
Принимаются пластмассовые напорные водопроводные трубы по ГОСТ 18599-2001 – ПЭ63 SDR41.
По расчетным расходам определяются экономически выгодные диаметры скорости на расчетных участках сети с использованием таблиц Шевелева [4].
Данные гидравлического расчета сетей производственного водоснабжения представлены в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Результаты гидравлического расчета сетей производственного водоснабжения.
2. Определение объёмов запасно-регулирующих резервуаров
Общая вместимость запасно-регулирующих резервуаров включает только регулирующий запас воды и запас воды на нужды очистной станции.
Объём резервуара для хранения воды теплоноситель определяем по формуле:
где – суточный расход воды-теплоносителя м3сут.
Принимается количество резервуаров (минимальное количество – 1 резервуар) определяется расчетная вместимость одного резервуара и подбирается объём и размеры типового резервуара по приложению В [14].
Общая вместимость запасно-регулирующего резервуара предназначенного для хранения воды-теплоносителя и воды на технологические нужды определяется по формуле:
где – суточный расход воды на технологические нужды м3сут;
K1 – коэффициент запаса воды на нужды очистной станции % при подготовке воды-теплоносителя K1=30%;
K2 – коэффициент запаса воды на нужды очистной станции % при подготовке воды на технологические нужды K2=5%.
Объёмы резервуаров для сбора нагретой и охлажденной воды рассчитываются ёмкостью не менее пятиминутного расхода оборотной воды.
где – часовой расход воды-теплоносителя м3ч;
Т – время пребывания воды в резервуаре мин принимается 5÷30 мин;
В качестве резервуаров могут быть использованы типовые конструкции или индивидуальные проекты.
Определим объемы запасно-регулирующих резервуаров
Объём резервуара для хранения воды-теплоносителя определяем по формуле (5.1):
Принимаем 1 резервуар по типовому проекту 4-18-842 объемом 500 м3 с размерами H×L×B=35×12×12м рабочая глубина воды в резервуаре Нр=312(12×12)=217м.
Общая вместимость запасно-регулирующего резервуара предназначенного для хранения воды-теплоносителя и воды на технологические нужды определяем по формуле (5.2):
Принимаем 1 резервуар по типовому проекту 4-18-850 объемом 1000м3 с размерами H×L×B=48×18×12м рабочая глубина воды в резервуаре Нр=708(18×12)=328м.
Объём резервуара для сбора нагретой воды определяем по формуле (5.1.1) принимая время пребывания воды в резервуаре Т =5 мин:
Сбор нагретой воды осуществляется в резервуаре из сборного железобетона по типовому проекту 902-09-11.84 «Колодцы водопроводные» диаметром 2000 мм рабочим объёмом 57 м3 (при рабочей высоте Н =18 м). Площадь резервуара 314 м2 глубина воды в резервуаре составит Нр = 542314=173м.
Объём резервуара для сбора охлажденной воды определяем по формуле (5.1.2) принимая время пребывания воды в резервуаре Т=5 мин:
Сбор охлажденной воды осуществляется в резервуаре из сборного железобетона по типовому проекту 902-09-11.84 «Колодцы водопроводные» диаметром 2000 мм рабочим объёмом 57 м3 (при рабочей высоте Н =18 м). Площадь резервуара 314 м3 глубина воды в резервуаре составит
3. Определение параметров и подбор насосного оборудования насосной станции технической воды оборотного водоснабжения
Давление насосов водопроводной насосной станции технической воды (сети производственного водоснабжения) определяется по формуле:
где PТР – требуемое давление сети производственного водоснабжения МПа принимается по заданию;
– суммарные потери давления водопроводной сети от насосной станции до потребителя МПа (таблица 5.1);
ZЗ – отметка земли здания водопотребителя м принимается по генплану ZЗ=120 000 м;
где ZЗ(РЧВ) – отметка земли ЗРР принимается по генплану ZЗ(РЧВ)=120000 м;
НР – рабочая высота воды в запасно-регулирующем резервуаре м см. п. 5.2;
Определим параметры и подберем насосное оборудование насосной станции технической воды
Давление насосов сети В3:
По формуле (5.4) определим отметку дна в запасно-регулирующем резервуаре:
По формуле (5.3) определим давление насосов сети В3:
Давление насосов сети В4:
По формуле (5.4) определим отметку дна в запасно-регулирующем резервуаре
По формуле (5.3) определим давление насосов сети В4:
Подбор насосного оборудования осуществляется по требуемой подаче и рассчитанному давлению.
Для сети В3: для давления 0331 МПа и подачи 40м3ч принимаем 2 параллельно соединенных насоса К4530 (2К9) с подачей 28 м3ч (56 м3ч при параллельном соединении) и давлением 035 МПа (2 рабочих и 1 резервный).
Для сети В4: для давления 0392 МПа и подачи 65м3ч принимаем насос К100-65-200А с подачей 90 м3ч и давлением 04 МПа (1 рабочий и 1 резервный).
Давление насосов водопроводной насосной станции оборотного водоснабжения при подаче воды на охлаждение определяется по формуле:
где PТР – необходимое (требуемое) избыточное давление перед охлаждающим оборудованием (градирней) МПа принимается по техническим характеристикам оборудования (градирни) с использованием приложения Д [14] по п. 5.5 Pтр=06 МПа;
pС – суммарные потери давления в водопроводной сети от насосной станции оборотного водоснабжения до охладителя (градирни) МПа принимаются по результатам гидравлического расчета (таблица 5.1);
pН.С. – потери давления в коммуникациях насосной станции МПа принимаются 0025-003 МПа pнс=0025 МПа;
pВС – потери давления во всасывающих линиях насоса МПа принимаются по результатам гидравлического расчета (таблица 5.1);
ZЗ – отметка земли охладителя (градирни) м принимается по генплану ZЗ=120000 м;
ZДН.РЧВ – отметка дна в резервуаре нагретой воды м определяется по формуле:
где Z3(РЧВ) – отметка земли резервуара нагретой воды м принимается по генплану Z3(РЧВ)=120000 м;
Н – рабочая высота резервуара нагретой воды H=18 м.
Давление насосов водопроводной насосной станции оборотного водоснабжения при подаче охлажденной воды в цех определяется по формуле:
где PТР – необходимое (требуемое) избыточное давление перед оборудованием установленным в цехе МПа принимается по техническим характеристикам оборудования по заданию требуемое давление сети производственного водоснабжения В4 МПа PТР=034 МПа;
pС – суммарные потери давления в водопроводной сети от насосной станции оборотного водоснабжения до водопотребителя (цеха) МПа принимаются по результатам гидравлического расчета (таблица 5.1);
pН.С. – потери давления в коммуникациях насосной станции МПа принимаются 0025–003 МПа pН.С.=0025 МПа;
Z3 – отметка земли здания водопотребителя м принимается по генплану ZЗ=120000 м;
ZДН.РЧВ – отметка дна в резервуаре охлажденной воды м определяется по формуле:
где Z3(рчв) – отметка земли резервуара охлажденной воды м принимается по генплану Z3(РЧВ)=120000 м;
Н – рабочая высота резервуара охлажденной воды м H=18 м.
По формулам (5.5) (5.7) рассчитывается давление насосов насосной станции оборотного водоснабжения.
Подбор насосного оборудования осуществляется по требуемой подаче и рассчитанному давлению (напору) с использованием приложения Г [14].
Определим параметры и подберем насосное оборудование насосной станции оборотного водоснабжения
Давление насосов водопроводной насосной станции оборотного водоснабжения при подаче воды на охлаждение:
По формуле (5.6) определим отметку дна в резервуаре нагретой воды
По формуле (5.5) определим давление насосов сети В6:
Для сети В6 при давлении 0644 МПа и общей подаче 65м3ч принимаем насос К100-65-250А (1 рабочий и 1 резервный) с давлением 065 МПа и подачей 90 м3ч.
Давление насосов водопроводной насосной станции оборотного водоснабжения при подаче охлажденной воды в цех:
По формуле (5.8) определим отметку дна в резервуаре охлажденной воды
По формуле (5.7) определим давление насосов сети В5
Для сети В5 при давлении 0385 МПа и подаче 65м3ч принимаем насос К100-65-200А (1рабочий и 1 резервный) с давлением 04 МПа и подачей 90 м3ч.
4. Проектирование станции водоподготовки
4.1. Выбор и обоснование методов обработки воды для принятой системы водоснабжения
Источником водоснабжения для обеспечения промышленного предприятия технической водой в соответствии с заданием на проектирование является поверхностный источник. Для выбора метода очистки воды поверхностного источника перед ее подачей потребителю необходимо сравнить качество исходной воды с требованиями потребителей. Сравнение производится в табличной форме (см. таблицу 5.2.)
Анализируя качество воды поверхностного источника видно что вода характеризуется повышенной мутностью высокой цветностью окисляемостью жесткостью и щелочностью а также повышенным солесодержанием. Качество воды требуемое потребителям характеризуется невысокой мутностью цветностью и окисляемостью также в зависимости от потока ограничивается жесткость щелочность или солесодержанием воды.
На основании сравнительного анализа качества воды обработку воды следует проводить в два этапа:
) предварительная обработка всего объема воды: осветление и обесцвечивание снижение окисляемости и реагентное умягчение (при необходимости) в результате чего качество обработанной воды будет соответствовать требованиям воды на технологические нужды;
) глубокая обработка воды-теплоносителя: глубокое умягчение или глубокое обессоливание.
Выбор сооружений для осветления и обесцвечивания поверхностных вод следует осуществлять по данным таблицы 5.4 [6].
Удаление из воды органических веществ т.е. снижение окисляемости необходимо проводить в соответствии с требованиями раздела 10 [6] и приложения А [6].
Выбор метода глубокого умягчения воды следует проводить в соответствии с требованиями раздела 7.4 [12] и приложения А [12] а также на основании таблицы 6.3 [14].
Выбор метода глубокого обессоливания воды следует проводить в соответствии с требованиями раздела 7.5 [12] и приложения Б [12] а также на основании таблицы 6.4 [14].
После выбора метода обработки воды по потокам разрабатывается блок-схема очистки воды на которой показываются этапы очистки воды с указанием метода обработки и состава сооружений; расходы воды подаваемой на обработку по этапам очистки; качество воды поступающей из источника водоснабжения и на стадиях предварительной и глубокой очистки (рисунок 5.2).
Произведем выбор методов обработки воды
Для выбора метода очистки воды поверхностного источника перед ее подачей потребителю необходимо сравнить качество исходной воды с требованиями потребителей.
Сравнение производится в табличной форме (таблица 5.2.)
Таблица 5.2 – Анализ качества воды в источнике.
Наименование показателя
Значение показателя в источнике
Качество воды требуемое по потокам
I поток - вода – теплоноситель
II поток - вода на технологические нужды
Снижение окисляемости
Снижение окисляемости
Анализ качества воды в источнике водоснабжения и требования потребителей указывает на необходимость дополнительного проектирования сооружений для корректировки качества воды по некоторым показателям. Выбираем следующие методы обработки воды и состав сооружений:
)Осветление обесцвечивание – основной состав сооружений – вихревой смеситель вертикальный отстойник скорый напорный фильтр с обработкой воды коагулянтом; снижение окисляемости – на сорбционных фильтрах;
)Умягчение и снижение щелочности произведем методом последовательного водород-натрий катионирования с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров.
Для принятых стадий очистки воды разрабатывается блок-схема представленная на рисунке5.2.
Рисунок 5.2 – Блок-схема очистки воды
4.2. Разработка технологической схемы водоподготовки
Разработка технологической схемы водоподготовки осуществляется на основе блок-схемы. На технологической схеме кроме основного состава сооружений для осветления обесцвечивания умягчения или обессоливания воды показываются реагентные хозяйства требуемых реагентов вспомогательное оборудование и коммуникации. Для разработки технологической схемы рекомендуется пользоваться схемами приведенными в приложениях К–Х [14].
В технологической схеме для моего случая принят следующий состав сооружений:
– для осветления и обесцвечивания воды – коагулянтное хозяйство вихревой смеситель вертикальный отстойник скорый напорный фильтр;
– для снижения окисляемости – обработка на сорбционных фильтрах;
–для умягчения и снижения щелочности – обработка воды методом последовательного водород-натрий катионирования с «голодной» регенерацией водород-катионитных фильтров а также кислотное и солевое хозяйства.
4.3. Гидравлический расчет сооружений станции водоподготовки
Расчёт сооружений по осветлению обесцвечиванию воды и снижению окисляемости
Расчёт реагентного хозяйства коагулянта
Выбор реагентов определяется принятой технологией водоочистки качеством исходной воды и требованиями к степени ее очистки. Расчетные дозы реагентов по их активной части устанавливаются в зависимости от качества обрабатываемой воды с учетом допустимых их количеств в очищенной воде. Ориентировочная доза коагулянта определятся в зависимости от мутности и цветности воды. Расчет ведем на полную производительность станции:
В качестве коагулянтов в водоподготовке применяются соли алюминия и железа. Доза коагулянта определяется:
– по цветности (Ц): мгл (5.9)
– по мутности исходной воды (табл. 7.1 [6]) Дк=25 мгл.
К расчету принимается наибольшее значение: Дк=25 мгл.
Использование известкования воды для улучшения процессов коагулирования связано с необходимостью предварительного гашения извести. Дозу подщелачивающих реагентов Дщ мгл необходимых для улучшения процесса хлопьеобразования определяют по формуле п. 7.1.5 [6]:
где Дщ – доза подщелачивающего реагента мгл;
Дк – максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта мгл;
ек – эквивалентная масса коагулянта (безводного) мгмг-экв принимаемая для AI2(SO4)3 – 57;
Кщ – коэффициент принимаемый для извести (по СаО) – 28;
Щ0 – минимальная щелочность воды мг·эквл (щелочность исходной воды).
Подщелачивание воды не требуется т.к. .
Приготовление и дозирование растворов коагулянта производится в специальном блоке сооружений называемым реагентным хозяйством (рис. 5.3.).
В состав сооружений реагентного хозяйства входят:
баки (растворные хранилища и расходные) для приготовления растворов коагулянта его хранения и расходования;
система трубопроводов и насосов для транспортирования растворов;
система воздуховодов и воздуходувок для перемешивания и растворения реагентов;
механизмы для размельчения (дробления) кускового реагента;
подъемно–транспортные устройства для загрузки реагентов в баки;
сети внутреннего водопровода и промышленной канализации для подачи воды и отвода образующихся технологических отходов;
дозирующие устройства.
Рисунок 5.3 – Технологическая схема с «мокрым» хранением коагулянта
–растворный бак; 2 – насос для перекачивания раствора коагулянта; 3– бак-хранилище; 4 – расходный бак; 5 – насос-дозатор; 6 – бак-ресивер; 7– воздуходувка;
—— В —— – воздухопровод;
—— О —— – трубопровод подачи осветленной воды;
—— К —— – трубопровод подачи раствора коагулянта;
—— К1 —— – канализационный трубопровод.
Расчёт сооружений коагулянтного хозяйства ведется в следующей последовательности (п. 2.1 3.3 4 [8]):
Емкость растворного бака W p:
где – полная производительность очистной станции м3ч ;
n – число часов работы станции на которое заготовляется раствор коагулянта от одного затворения ч для станций производительностью до 10000м3сут принимают при круглосуточной работе n=12–24ч (при некруглосуточной работе станции n равно числу часов работы станции в течение суток) n=24 ч;
Дк – доза коагулянта в пересчете на безводный продукт Дк=25 гм3;
bр – концентрация раствора в растворном баке % которая принимается 10–17% bр =10%;
γ – плотность раствора коагулянта тм3 принимается в зависимости от концентрации раствора bр по таблице 2.1 [8] γ=11071 тм3.
Количество баков должно быть не менее трех. Размеры баков принимаются конструктивно при этом дно растворных баков следует устраивать в виде съемной колосниковой решетки с прозорами 10–15мм. Растворные баки в нижней части следует проектировать с наклонными стенками под углом 450 к горизонтали для неочищенного коагулянта и 150 для очищенного коагулянта. Для опорожнения баков и сброса осадка предусматривается трубопровод диаметром более 150мм.
Принимаем 3 бака объёмом 023 м3 каждый с размерами ДхШхВ=620х620х600мм.
Емкость расходных баков W:
где b – концентрация раствора в расходном баке % принимаемая b=4–10% b=5%.
Количество баков должно быть не менее двух. Размеры принимаются конструктивно при этом днище расходных баков следует предусмотреть с уклоном более 001 к сбросному трубопроводу диаметром более 100мм.
Принимаем 2 бака объёмом 069 м3 каждый с размерами ДхШхВ=930х930х800мм.
Емкость баков-хранилищ определяется в следующей последовательности:
1. Определяется расход товарного продукта (коагулянта) P т из условия его хранения в баках-хранилищах в течение определенного количества суток – Т (исходя из условий поставки и производительности станции Т принимается 10–30 суток):
где С – содержание безводной активной части в товарном продукте коагулянта % (может быть принята 30–40%) С=30%.
2. Определяется объём концентрированного раствора получаемого при растворении расчетного количества коагулянта:
где bр – концентрация раствора в растворном баке % bр =10%.
γ – удельный вес раствора коагулянта концентрацией bp тм3 по табл. 2.1 [8] принимаем γ=11071 тм3;
3. Принимается расчетное количество баков-хранилищ N (должно быть не менее 4-х на 10 баков предусматривается 1 резервный) и определяется объём одного бака:
Принимаем N=4 тогда: (5.15)
Принимаем размеры баков-хранилищ 2760х2760х1500мм.
Интенсификация процессов растворения коагулянта и перемешивания его в растворных и расходных баках предусматривается путем барботирования сжатым воздухом.
Расчет и подбор оборудования для подачи сжатого воздуха проводим в соответствии с пунктом 4 [8].
Суммарный расход воздуха подаваемого в растворные и расходные баки:
где 1 2 – интенсивности подачи воздуха в растворные и расходные баки равные 8–10 и 3–5 лс·м2 соответственно;
F1 F2 – площади в плане растворных и расходных баков соответственно м2;
n1 n2 – количество растворных и расходных баков соответственно
По полученному расчетному расходу воздуха подбирается воздуходувка необходимой производительности W. В реагентных хозяйствах применяются воздуходувки типов ВК РМК и ТВ. Технические характеристики воздуходувок типа ВК представлены в табл. 4.1 [8].
Принимаем воздуходувку марки ВК-15 производительностью 159м3мин (1 рабочая 1 резервная).
В практике очистки воды весьма распространено использование для дозирования растворов и суспензий реагентов насосов-дозаторов. Достоинство их состоит в том что они компактны обеспечивают возможность дозирования в напорный трубопровод и могут быть легко автоматизированы.
Насосы дозировочные типа НД предназначены для перекачки чистых нейтральных и агрессивных жидкостей эмульсий и суспензий. Насосы изготовляются из нержавеющей стали (сальники из маслобензостойкой резины) и используются в реагентных хозяйствах для перекачки и дозирования растворов коагулянтов полиакриламида и известкового молока. Насосы типа НД горизонтальные одноплунжерные одинарного действия. Подача насосов регулируется от нуля до максимума вручную путем изменения длины хода плунжера.
Подача насосов для дозирования раствора коагулянта определяется по формуле:
где – полная производительность очистной станции м3ч ;
С – содержание безводной активной части в товарном продукте коагулянта % С=30%;
Др – доза реагента мгл;
b – концентрация раствора реагента в расходном баке % b=5%;
γ – удельный вес раствора реагента концентрацией b тм3 γ=1057 тм3.
По табл. 3.3 [8] принимается насос-дозатор марки НД-25025 с Q=250 лч (1 рабочий 1 резервный).
Расчёт вихревого смесителя
Для равномерного распределения реагента в объёме обрабатываемой воды перед водоочистными сооружениями устанавливаются смесительные устройства.
Процесс смешения должен закончиться до момента образования хлопьев во всей массе воды. При расчете смесителей время смешивания принимается не более двух минут. Смесители должны иметь не менее двух отделений.
Вертикальный (вихревой) смеситель представляет собой круглый или квадратный (в плане) резервуар с конической или пирамидальной нижней частью. Вихревой смеситель представлен на рисунке 9. Вихревой смеситель рекомендуется применять на станциях средней и большой производительности. На один вертикальный смеситель должно поступать не более 1200–1500 м3ч обрабатываемой воды.
Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:
где– полная производительность очистной станции м3ч;
Vв – скорость восходящего движения воды на выходе из смесителя Vв=90–100 мч принимаем Vв=100 мч;
Если принять верхнюю часть смесителя квадратной в плане то сторона её будет иметь размер:
Диаметр входного отверстия смесителя принимается равным диаметру подводящей трубы и определяется исходя из секундного расхода воды попадающего в смеситель и входной скорости Vн=12–15 мс. Размер в плане нижней части смесителя будет равен диаметру входного отверстия:
Округляем полученное значение до ближайшего стандартного. Принимаем dн=200 мм. Стороны нижней части смесителя равны диаметру подводящего трубопровода т.е. bн=dн=02 м.
Расчёт вертикального отстойника
Применяют вертикальный отстойник на станциях реагентной очистки воды с производительностью до 5000 м3сут.
Площадь зоны осаждения вертикального отстойника определяется по формуле:
где – полная производительность очистной станции м3час;
Vp – расчетная скорость восходящего потока Vp= 008–06 ммс;
Nр – количество рабочих отстойников (принимаем 3 отстойника);
– коэффициент учитывающий объемное использование отстойника величина которого принимается 13-15 (нижний предел – при отношении диаметра к высоте отстойника равном 1 верхний – при отношении равном 15);
Так как количество отстойников менее 6 то предусматриваем 1 резервный.
Площадь камеры хлопьеобразования находится по формуле:
Где t – время пребывания воды в камере (15–20 мин);
N – число камер хлопьеобразования; N=Nр
Нк – высота камеры реакции находится по формуле (5.23) м.
где Н0 – высота зоны осаждения вертикального отстойника м H0 = 4–5м.
Общая площадь отстойника определяется по формуле:
Диаметр отстойника определяется по формуле:
Отношение DH для вертикального отстойника должно быть в пределах
–15 DH=685=136 – условие выполняется.
Расчёт промежуточного бака
Объём промежуточного бака определяется из условия пребывания воды в нём в течение времени t=3-5 мин.
где – полная производительность очистной станции м3ч;
Принимаем 1 бак следующих размеров: ДхШхВ=2500х2250х1500 мм.
Для подачи воды на напорные фильтры принимаем насос марки К16020 (6К12) с подачей 160 м3ч и давлением 02 МПа (1 рабочий 1 резервный).
Расчет скорых напорных фильтров
Суммарная площадь напорных фильтров определяется по формуле:
где – полная производительность очистной станции м3сутм3сут;
Т – продолжительность работы станции в течении суток Т=24 ч;
Vp.ф. – расчетная скорость фильтрования мч принимается 10–15 мч по приложению 4 пункт 6 [16] Vp.ф.= 10 мч;
n – количество промывок фильтра за сутки принимается 1–2 n = 2 раза;
w1 и t1 – интенсивность и продолжительность первоначального взрыхления загрузки w1 =8 лсм2 и t1= 0017 ч;
w2 и t2 –соответственно интенсивность и продолжительность промывки фильтра w2=4 лсм2 t2= 0083 ч;
w3 и t3 –соответственно интенсивность и продолжительность отмывки фильтра w3=8 лсм2 t3= 005 ч;
t4 – продолжительность простоя фильтра из-за промывки ч принимаем по п. 8.1.4 [6] t4=033 ч.
По типовым размерам фильтра из табл. 6.6 [14] принимаем диаметр и площадь одного фильтра.
Принимаем типовой фильтр ФОВ–30–6 диаметром 30 м площадью фильтра 71 м2 высотой фильтрующей загрузки 1000 мм и общей высотой фильтра 4385 мм.
Определяем количество рабочих фильтров по формуле:
Принимаем 2 рабочих и 1 резервный фильтр.
Расчёт сорбционных фильтров
Определяем площадь напорного фильтра по формуле:
где– полная производительность очистной станции м3сут;
n – количество промывок фильтра за сутки принимается 1–2;
Vp.ф. – расчетная скорость фильтрования мч принимается 10–15 мч по приложению 4 пункт 6 [16];
w и t1 – интенсивность (лсм2) и продолжительность (ч) промывки загрузки принимается по табл. 3 приложение 4 [16] w =12 лсм2 и t1= 0117 ч;
t2 – продолжительность простоя фильтра из-за промывки ч принимаем по п. 8.1.4 [6] для промывки водой t2= 033 ч;
Количество сорбционных фильтров при площади одного фильтра f=71 м2:
Принимаем 2 рабочих и 1 резервный марки ФСУ–30–6 (D=3000 мм Н=5470 мм загрузка – активированный уголь марки АГ-З).
Высота угольной загрузки:
где – время прохождения воды через слой угля принимаемое 10–15 мин.
Высота слоя угля должна быть 22–28 м.
Расчет комплекса сооружений по реагентному умягчению воды
Последовательное H-Na-катионирование
Расход воды подаваемый на установку
Для последовательного H-Na-катионитного метода:
1. Расход воды подаваемый на Н-катионитные фильтры:
2. Расход воды подаваемый на Na-катионитные фильтры:
где qпол – полезная производительность Н-Na-катионитной установки
м3ч принимается равной расходу воды-теплоносителя qпол=65 м3ч;
Щ0 – щелочность исходной воды мг-эквл Щ0=78 мг-эквл;
Щу – требуемая щелочность умягченной воды мг-эквл Щу=08 мг-эквл;
Жк –карбонатная жесткость исходной воды мг-эквл Жк=78 мг-эквл;
З – кислотность воды мг-эквл принимается 03–10 мг-эквл.
Рабочая емкость катионита
1. Na-катионитного фильтра:
где э – коэффициент эффективности регенерации Na-катионита принимаемый по табл. А2 приложения А [12] в зависимости от удельного расхода соли на регенерацию катионита (ас гг-экв). Рекомендуется принимать ас = 150200 гг-экв для Nа – катионитных фильтров при одноступенчатом Na-катионитном методе и при параллельном и последовательном H-Na-катионитном методе. Принимаем ас =150 гг-экв тогда э =074;
Na – коэффициент учитывающий снижение обменной емкости катионита по Ca2+ и Mg2+ вследствие частичного задержания катионов Na+ принимаемый по табл.приложения А [12] в зависимости от соотношения в котором СNa – концентрация Na в исходной воде г-эквм3 (СNa = (Na+)23=115123=5004). ;
Еполн. – полная обменная емкость катионита г-эквм3 принимается для сульфоугля крупностью 05-11 мм – 500 г-эквм3; для КУ-2 крупностью 08-12 мм – 1500-1700 г-эквм3;
qуд – удельный расход воды на отмывку катионита м3м3 рекомендуется для сульфоугля 4 м3м3; для КУ-2 – 6 м3м3.
Жо.исх. – общая жесткость исходной воды г-эквм3 Ж о.исх.=9 г-эквм3.
2. Н-катионитного фильтра (при параллельном и последовательном H-Na-катионитном методе):
где н – коэффициент эффективности регенерации Н-катионита принимаемый по табл. А7 приложение А [12] в зависимости от удельного расхода кислоты на регенерацию катионита (акис гг-экв). Рекомендуется акис определять по табл.А8 приложение А[12] в зависимости от остаточной жесткости фильтрата (г-эквм3) и общего солесодержания исходной воды (г-эквм3); Согласно п. А.4.14 приложения А[12] принимаем акис = 50 гг-экв => н = 068;
Сk – общее содержание в воде катионов кальция магния натрия и калия г-эквм3.
СK – содержание в исходной воде катионов калия г-эквм3;
Необходимый объем катионита
1. Na-катионитного фильтра (при параллельном и последовательном H-Na-катионитном методе):
где – расход воды подаваемый на Na-катионитные фильтры см. ф. (5.33);
– рабочая емкость Na-катионитного фильтра см. ф. (5.34);
nр – число регенераций каждого фильтра в сутки определяется по формуле:
где T – продолжительность работы фильтров в течение суток ч принимается
t – продолжительность межрегенерационного периода ч для Nа –
катионитовых фильтров первой ступени принимается 10 22 часа;
t1 – продолжительность регенерации ч принимается 15 2 часа.
где – расход воды подаваемый на Н-катионитные фильтры см. ф. (5.32);
– рабочая емкость Н-катионитного фильтра см. ф. (5.35);
nр рассчитывается по формуле (5.38) при t = 10 22 часа nр=1.
Высота слоя загрузки
Нз = 20 м. Нз = 25 м. (для всех типов фильтров кроме Na-катионитного фильтра второй ступени при двухступенчатом Na-катионитном методе).
Нз = 15 м. (для Na-катионитного фильтра второй ступени при двухступенчатом Na-катионитном методе).
Суммарная площадь фильтров
2. Н-катионитного фильтра:
Диаметр фильтров и их количество
По справочным данным принимается площадь и диаметр одного фильтра (для каждого вида фильтра отдельно) и определяется требуемое количество фильтров данного вида: (5.41)
При Н-Na-катионитном методе количество рабочих Н-катионитовых и Na-катиониовых фильтров должно быть не менее двух. Количество резервных Н-катионитовых: один – при количестве рабочих до 6 и два – при большем количестве. Резервные Na-катиониовые фильтры устанавливать не следует но должна быть предусмотрена возможность использования резервных Н-катионитовых фильтров в качестве Na-катиониовых.
1. Для Na-катионитовых фильтров:
По [17] принимаем 2 рабочих фильтра ИФП–26–06 диаметром D=26 м с высотой слоя загрузки H=20 м и ее площадью f=531 м2.
Резервные Na-катиониовые фильтры не устанавливаем но предусматриваем возможность использования резервных Н-катионитовых фильтров в качестве Na-катиониовых.
2. Для Н-катионитовых фильтров:
По [17] принимаем 2 рабочих фильтра ИФП–26–06 диаметром D=26 м с высотой слоя загрузки H=20 м и ее площадью f=531 м2 + 1 резервный;
Фактическая площадь и фактический объем катионита
Фактическая площадь катионита:
Фактический объем катионита:
По формулам (5.42) и (5.43) площадь и объем катионита соответственно считаются отдельно для каждого вида фильтра.
Расчетная скорость фильтрования воды через катионит
Данная скорость фильтрования рассчитывается отдельно для каждого вида фильтра.
где Qчас – расход воды подаваемый на соответствующие катионитовые фильтры м3ч см. ф. (5.32) и (5.33).
Fф – фактическая площадь катионита м2 см. п. 7.1 и 7.2.
Скорость фильтрования воды через катионит для напорных фильтров всех типов (кроме Na-катионитовых фильтров второй ступени при двухступенчатом Na-катионитном методе) не должна превышать при общей жесткости воды: до 5 г-эквм3 – 25 мч; 5–10 г-эквм3 – 15 мч; 10–15 г-эквм3 – 10 мч. Для Na-катионитовых фильтров второй ступени при двухступенчатом Na-катионитном методе не должна превышать 40 мч.
Т.к. Ж о.исх.=9 г-эквм3 то скорость фильтрования воды через катионит не должна превышать 15 мч проверяем выполнение этого условия:
Условие выполняется.
Расход соли на одну регенерацию Na-катионитовых фильтров
где ас – удельный расхода соли на регенерацию катионита гг-экв см. п.2.1 ас =150 гг-экв.
Для первого фильтра площадью =531 м2:
Для второго фильтра площадью =531 м2:
Суммарный расход соли на одну регенерацию обоих Na-катионитовых фильтров:
Расход кислоты на одну регенерацию Н-катионитовых фильтров
где ак – удельный расход кислоты на регенерацию катионита гг-экв см. п.2.2 ак = 50 гг-экв.
Суммарный расход кислоты на одну регенерацию обоих Н-катионитовых фильтров:
Расход воды на собственные нужды установки
1. Расход воды на приготовление раствора соли для регенерации Na-катионитовых фильтров.
где b – концентрация регенерационного раствора для Na-катионитовых фильтров первой ступени – 5–8% второй ступени – 8–12%;
– удельный вес регенерационного раствора тм3 принимается 1 тм3.
Для первого фильтра с параметрами: =531 м2 :
Для второго фильтра с параметрами: =531 м2 :
Суммарный расход воды на приготовление раствора соли для регенерации обоих Na-катионитовых фильтров:
2. На приготовление раствора кислоты для регенерации Н-катионитовых фильтров.
где b – концентрация регенерационного раствора для Н-катионитных фильтров рекомендуется 1–15%;
– удельный вес регенерационного раствора тм3принимается 1 тм3.
Суммарный расход воды на приготовление раствора кислоты для регенерации обоих Н-катионитовых фильтров:
3. На взрыхление катионита:
где w – интенсивность подачи воды для взрыхления лсм2 рекомендуется 4–5 лсм2;
t – продолжительность взрыхления мин рекомендуется 20–30 мин;
4. На отмывку катионитовой загрузки:
где qуд – удельный расход воды на отмывку катионита м3м3 см. п.2.1 qуд = 6 м3м3.
5. Суммарный расход:
6. Процент добавочной воды к расходу подаваемому на установку:
где Qчас = – расход воды подаваемый на установку по умягчению воды м3час.
Удаление свободной углекислоты из воды необходимо при H-Na-катионировании. Для этого применяются дегазаторы. Наиболее целесообразны плёночные дегазаторы загруженные насадкой и оборудованные вентиляторами для принудительной подачи воздуха снизу т.е. в направлении встречном по отношению к движущейся сверху вниз воде. Насадкой служат керамические кольца Рашига.
Содержание углекислоты в подаваемой на дегазатор воде:
где Щ – щелочность исходной воды мг-эквл.
[CO2]исх – содержание свободной углекислоты в исходной воде определяется по приложению Г [12] или по номограмме рис. 18.3 [15].
Определим [СО2]исх по номограмме рис. 18.3 [15].
Содержание свободной углекислоты в воде при температуре t=200С солесодержании P=780 мгл pH=67 и щелочности Щ=78 мг-эквл составляет – [СО2]исх=200 мгл. Тогда:
Площадь поперечного сечения дегазатора
где Po – плотность орошения на 1 м2 площади дегазатора м3ч равная при насадке из колец Рашига 60 м3ч при деревянной хордовой насадке 40 м3ч.
Принимаем дегазатор круглый в плане и определяем его диаметр:
Высоту слоя насадки в дегазаторе H м назначаем по табл. 6.15 [14] используя метод экстраполяции. Она составляет 67 м.
Вентилятор дегазатора должен обеспечить подачу удельного расхода воздуха 20 м3 на 1 м3 воды подаваемой в дегазатор тогда:
Необходимый напор развиваемый вентилятором определяется с учетом потерь напора в насадке из колец Рашига которые принимаются 30 мм вод. ст. на 1 м высоты слоя насадки (Н=67 м) а также величины прочих потерь напора составляющих 30–40 мм вод ст. Суммарные потери напора:
Расчёт регенерационных хозяйств
Расчет устройств для мокрого хранения соли приготовления раствора соли и его перекачки
Схема солевого хозяйства представлена на рисунке 5.4.
Рисунок 5.4 – Схема солевого хозяйства
– растворный бак соли; 2 – насос для перекачивания раствора соли;
– фильтр очистки раствора соли; 4 – бак-хранилище раствора соли; 5 – бак рабочего раствора соли для Na-катионитовых фильтров; 6 – насос подачи регенерационного раствора соли; 7 – бак-ресивер; 8 – воздуходувка.
—— К1 —— – канализационный трубопровод;
—— Р —— – трубопровод концентрированного раствора соли;
—— Р1 —— – трубопровод подачи раствора соли на Na-катионитовые фильтры.
Расход соли на одну регенерацию Na-катионитовых фильтров составляет: для 1-го и 2-го фильтров .
Суточный расход соли определится по формуле
где np – количество регенераций Na-катионитовых фильтров np=1;
NNa – количество Na-катионитовых фильтров.
Емкость растворных баков определим по формуле
где bр – концентрация насыщенного раствора соли % принимается 26%;
=1201 – удельный вес 26%-ного раствора соли тм3.
Принимается количество баков (минимальное число – 2) а также их глубина и размеры в плане.
Принимаем 2 бака емкостью 3795 м3 каждый с размерами ДхШхГ=1950х1950х1000 мм.
Емкость резервуаров для мокрого хранения соли должна приниматься из расчета 15 м3 на 1 т соли. При этом необходимо обеспечить m-дневный запас соли (m=25–30 дней). Таким образом емкость резервуаров определится по формуле:
Принимаем 4 бака емкостью 22115 м3 каждый с размерами ДхШхГ=2730х2730х3000 мм.
Емкость расходных баков определяется по формуле:
где b – концентрация разбавленного раствора соли % для первой ступени – 8% для второй – 12%.
Принимаем 2 бака емкостью 1234 м3 каждый с размерами ДхШхГ=2030х2030х3000 мм.
Для очистки раствора соли устраиваем напорный фильтр диаметром 1000 мм.
Для перекачки 8%-ного раствора соли для регенерации фильтров устанавливаем два насоса (рабочий и резервный) производительностью:
где vс – скорость движения раствора соли через катионитовую загрузку равная 3–5 мч;
f – площадь катионитовой загрузки Na-катионитового фильтра м2.
Для первого фильтра с площадью катионитовой загрузки =531 м2:
Для второго фильтра с площадью катионитовой загрузки =531 м2:
Тогда необходимая суммарная производительность насоса для перекачки 8%-ного раствора соли для регенерации фильтров:
Принимаем насос марки К9020 с подачей 110 м3ч и давлением 016 МПа (1 рабочий 1 резервный).
Емкость бака с водой для взрыхления КУ-2 в Na-катионитовых фильтрах определяется с учетом возможности взрыхления катионита в одном фильтре:
где – интенсивность взрыхления равная 4–5 лсм2;
t – продолжительность взрыхления равная 20–30 мин;
Определяем ёмкость бака:
Принимается количество баков для взрыхления КУ-2 в фильтрах (минимальное количество баков – 1) а также их глубина и размеры в плане.
Принимаем 1 бак ёмкостью 25488 м3 с размерами ДхШхГ=2700х2700х3500 мм.
Расчет устройств для хранения приготовления и перекачки раствора серной кислоты
Схема кислотного хозяйства представлена на рисунке 5.5.
Рисунок 5.5 – Схема кислотного хозяйства
– железнодорожная цистерна; 2 – ёмкость для хранения концентрированной серной кислоты; 3 – вакуум-насос; 4 – бак-мерник для серной кислоты;
– эжектор для подачи серной кислоты на регенерацию Н-катионитовых фильтров.
—— КО —— – трубопровод подачи раствора серной кислоты.
Суточный расход кислоты определяется по формуле:
где Рк – расход кислоты на одну регенерацию Н-катионитовых фильтров кг.
n – количество регенераций Н-катионитовых фильтров n=1;
N – количество Н-катионитовых фильтров N=2.
Емкость цистерн для хранения концентрированной серной кислоты
где – расход воды подаваемый на Н-катионитные фильтры ;
ак – удельный расход кислоты на регенерацию катионита гг-экв ак =50 гг-экв;
m – число дней на которое предусматривается запас кислоты 25–30дней;
bк – концентрация кислоты 100% 75%;
γ – удельный вес кислоты равный 100%-ной – 183тм3 75%-ной –167тм3;
Так как серная кислота доставляется железнодорожным транспортом то полученное значение Wц округляется до величины которая является кратной емкости железнодорожной цистерны. Это необходимо для обеспечения полного опорожнения железнодорожной тары. Грузоподъемность жд цистерны – 50 т что соответствует объему концентрированной серной кислоты Принимаем два бака-цистерны емкостью по 15 м3. Слив и перемещение серной кислоты из железнодорожной цистерны в стационарную происходит под вакуумом который создает вакуум-насос или эжектор. Кислота поступает в мерник а затем эжектором подается в Н- катионитные фильтры.
Полезная емкость бака-мерника для концентрированной кислоты:
где fН – площадь катионитовой загрузки Н-катионитового фильтра м2;
Нз – высота слоя катионитовой загрузки Н-катионитового фильтра;
Еполн. – полная обменная емкость катионита г-эквм3;
По таблице 6.9 [14] принимаем бак-мерник ёмкостью W=500 л. Диаметр бака-мерника D=810 мм высота H=1345 мм.
Емкость бака с водой для взрыхления КУ-2 в Н-катионитных фильтрах определяем с учетом возможности взрыхления катионита в одном
f H – площадь катионитовой загрузки Н-катионитового фильтра м2.
Принимается 1 бак для взрыхления его глубина и размеры в плане.
Принимаем 1 бак емкостью 25488 м3 с размерами ДхШхГ=2700х2700х3500 мм.
4.4. Разработка компоновочного плана здания станции водоподготовки
Компоновочный план разрабатывается по размерам сооружений водоподготовки учитывая следующие основные принципы:
– здание прямоугольное в плане;
– расстояние между колоннами равно 3 6 9 м;
–необходимо устройство ворот для подвоза оборудования и реагентов в здание;
–обеспечение свободного прохода к очистным сооружениям и к запорно-регулирующей арматуре;
–расстояние между рабочим оборудованием рекомендуется принимать не менее 1 м;
–размещение сооружений в плане должно обеспечивать минимальную протяженность связывающих трубопроводов.
В здании водоподготовки воды предусматриваем размещение комплексов сооружений по предварительному осветлению и обесцвечиванию воды (включающих коагулянтное хозяйство) по снижению окисляемости на сорбционных фильтрах по умягчению и снижению щелочности воды на ионообменных фильтрах (включая кислотное и солевое хозяйства). Указывается подвод и отвод к сооружениям трубопроводов. Рабочее оборудование указывается условно в виде фундаментов под него. Резервуары осветленной и глубоко умягченной воды размещаем по длине в непосредственной близости к зданию станции водоподготовки промышленного предприятия.
5. Выбор охладительного устройства в оборотной системе водоснабжения
При оборотном водоснабжении на промышленном предприятии охладительное устройство должно обеспечить охлаждение циркуляционной воды до температур отвечающих оптимальным технико-экономическим показателям работы объекта.
Выбор типа охладителей производится путем технико-экономического сравнения различных их типов с учетом показателей работы снабжаемого водой оборудования и требований технологических процессов промышленных предприятий к температуре охлаждающей воды. При сравнении учитываются также гидрологические метеорологические геологические и топографические условия качество и стоимость добавочной воды наличие строительных материалов.В качестве охлаждающих устройств используются водохранилища-охладители брызгальные устройства градирни – открытые башенные вентиляторные а также радиаторные охладители.
Для охлаждения воды в системе оборотного водоснабжения принимаем вентиляторные градирни которые обеспечивают наиболее глубокое и устойчивое охлаждение воды. Подбор градирен осуществляется по приложению Д [14] на основании расхода оборотной воды подаваемой на градирню . Минимальное количество секций градирни – 2.
Принимаем 2 секции вентиляторной градирни марки «Росинка 3040» с размерами одной секции ДхШхВ=2300х1300х2300 мм и производительностью 30–40 м3ч.
Технические характеристики и схема градирни «Росинка 3040» представлены в таблицах 5.3 и 5.4 и на рисунке 5.6 соответственно.
Таблица 5.3 – Технические характеристики градирни Росинка «3040»
Диапазон расхода воды м3ч
Тепловая нагрузка Мкалч (кВт)
Охлаждающая способность градирни при температуре воздуха 25°С и относительной влажности 57%.
Температура воды на входе в градирню °С
Перепад температур (ΔТ) °С
Плотность орошения м3(чм2)
Потери воды на испарение зависят от перепада температур на градирне. Каждые 60 °С перепада означают что потери воды с паром составляют 1% от расхода воды на градирне.
Капельный унос % не более
Количество водоразбрызгивающих сопел шт.
Давление воды на входе в градирню МПа (м. вод. ст.)
Объём водоприёмника м3
– Число оборотов обмин
Уровень шума на расстоянии 10 м от градирни со
стороны вентилятора дБА не более
Габаритные размеры; длина ширина высота м
– при максимальном заполнении водой не более
* Изменение любого из параметров приводит к изменению ΔT.
Таблица 5.4 – Диапазон расхода воды через градирню «Росинка 3040» в зависимости от давления м3ч
Расход воды через одно сопло м3ч
Расход воды через градирню м3ч
Рисунок 5.6 – Схема градирни вентиляторной «Росинка 3040»
– водоприёмник; 2 – каркас; 3 – водораспределитель; 4 – вентилятор;
– патрубок сливной; 6 – обечайка вентилятора; 7 – патрубок ввода
электрокабеля; 8 – сопло водоразбрызгивающее; 9 – облицовка;
– ограждение вентилятора; 11 – патрубок напорный; 12 – ярус оросителя
нижний; 13 – ярус оросителя верхний; 14 – призма решётчатая ПР-50
– обрамление верхнее 16 – обрамление среднее 17 – обрамление нижнее.
Определим требуемое давление воды на входе в градирню.
Каждая из двух секций градирен должна пропускать расход:
где Q – расход оборотной воды подаваемой на градирни м3ч ;
N – количество секций градирен N =2.
Тогда по таблице 5.4 приведенной выше – требуемое давление составляет 06 МПа (6 м. вод. ст.) при нем расход воды через градирню – 333 м3ч.
На основе анализа и обработки данных качества воды в источнике водоснабжения промышленного предприятия требований к качеству воды потребителя в курсовом проекте запроектировали основные элементы системы водоснабжения промышленного предприятия. Разработана балансовая схема водоснабжения и водоотведения промышленного предприятия блок-схема рассчитаны сооружения подготовки воды до требуемых показателей качества потребляемой предприятием технологической воды и воды теплоносителя.
В пояснительной записке также была произведена трассировка и гидравлический расчет внутриплощадочных сетей водоснабжения промпредприятия.
Разработан компоновочный план здания станции водоподготовки для этого были выбраны и обоснованы методы обработки воды с учетом требований потребителя к качеству воды.
ГОСТ 21.205–93 «Условные обозначения элементов санитарно-технических систем».
ТКП 45-3.01-155–2009(02250) «Генеральные планы промышленных предприятий. Строительные нормы проектирования». – Мн.: Министерство архитектуры и строительства 2009.
ТКП 45-4.01-197–2010(02250) «Наружные водопроводные сети и сооружения. Правила проектирования». – Мн.: Министерство архитектуры и строительства 2011.
Шевелев Ф.А. Шевелев А.Ф. «Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб». – М.: Стройиздат 1984. – 116 с.
«Справочник проектировщика. Водоснабжение населенных мест и промышленных предприятий». Под ред. И.А. Назарова. – М.: Стройиздат 1977. – 288 с.
ТКП 45-4.01-31–2009(02250) «Сооружения водоподготовки. Строительные нормы и правила». – Мн.: Министерство архитектуры и строительства 2009. – 57с.
Кожинов В.Ф. «Очистка питьевой и технической воды». – М.: БАСТЕТ 2008.
Методические указания для выполнения практических занятий по дисциплине «Оборудование сооружений по очистке природных и сточных вод» для студентов специальности 1-700403«Водоснабжение водоотведение и охрана водных ресурсов» Т.И. Акулич Л.Н. Власюк – Брест УО«БрГТУ» 2011г.
«Трубы арматура и оборудование водопроводно-канализационных сооружений». А.С. Москвитин В.И. Махров Е.В. Авдеев [и др.]; под ред. А.С. Москвитина – М.: Стройиздат 1970. – 528 с. ил. – (Справочник по специальным работам).
«Оборудование водопроводно-канализационных сооружений». А.С. Москвитин Б.А. Москвитин Г.М. Мирончик Р.Г. Шапиро; под ред. А.С. Москвитина – М.: Стройиздат 1979. – 430 с. ил. – (Справочник монтажника).
ТКП 45-4.01-32–2010(02250) «Наружные водопроводные сети и сооружения. Строительные нормы проектирования». – Мн.: Министерство архитектуры и строительства 2011.
ТКП 45-4.01-258–2012(02250) «Водоснабжение промышленных предприятий. Строительные нормы проектирования». – Мн.: Министерство архитектуры и строительства 2012.
ТКП 45-3.01-116–2008(02250) «Градостроительство. Населенные пункты. Нормы планировки и застройки». – Мн.: Министерство архитектуры и строительства 2009.
Методические указания для выполнения курсовой работы и практических занятий по дисциплине «Водоснабжение промышленных предприятий» для студентов специальности 1-700403«Водоснабжение водоотведение и охрана водных ресурсов» специализации 1 – 70 04 03 01 «Системы водоснабжения и водоотведения» В.В. Мороз Т.И. Акулич С.В. Андреюк – Брест УО«БрГТУ» 2017г.
Фрог Б.Н. Первов А.Г. «Водоподготовка. Учеб. для вузов»: – М.: Издательство АСВ 2015. – 512 с.
СНиП 2.04.02–84 «Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» – М.: Стройиздат 1985. – 136 с.

4. Титульники разделов.doc

Проектирование внутреннего водопровода холодного водоснабжения
-70 04 03–В102–КП13–ПЗ
Анализ категорий водопотребителей на промпредприятии и требований к качеству воды
Разработка балансовой схемы водоснабжения и водоотведения промпредприятия
Выбор и обоснование системы и схемы водоснабжения промпредприятия
Проектирование системы хозяйственно-питьевого водоснабжения промпредприятия
Проектирование системы производственного водоснабжения промпредприятия