Осветлитель коридорного типа

Осветлитель коридорного типа состоит из двух рабочих коридоров осветления и центрального для накопления и уплотнения осадка.

Площадь зоны осветления F_осв , м², определяют по формуле

 

F_осв=Q_чk_p/3,6V_осв,

 

Где Q_ч – производительность ОС

k_p - коэффициент распределения воды между зонами осветления и отделения осадка, принимаемый по табл. 20[1]

V_осв – скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с

F_осв=847,7·0,8/3,6·0,8=235,47 м²

Площадь зоны накопления и уплотнения осадка определяют по формуле:

 

F = =  = 58,87 м ,

 

где F - площадь зоны накопления и уплотнения осадка, м ;

Принимаем 4 рабочих и 1 резервный осветлители.

Площадь каждого коридора осветления определяют по формуле:

 

f =  =  = 39,25 м ,

 

где N - количество рабочих осветлителей;

f - площадь коридора осветления, м .

Площадь каждого осадконакопителя определяют по формуле:

 

f =  =  = 19,6 м ,

 

где f - площадь осадконакопителя, м .

Ширину коридоров осветления принимают в соответствии с размерами балок 3м. Длину коридора осветления определяют по формуле:

 

l =  =  = 13,08 м,

 

где l - длина коридора осветления, м;

В - ширина коридора осветления, м.

Ширину осадконакопителя определяют по формуле:

 

В =  =  = 1,5 м,

 

где В - ширина осадконакопителя, м.

Объём зоны накопления и уплотнения определяют по формуле при времени уплотнения осадка не менее 6ч:

 

W =  =  = 24,56 м ,

 

где Т - период работы отстойника между сбросами осадка, ч;

 - средняя по всей высоте осадочной части концентрация твердой фазы осадка, г/м , в зависимости от мутности воды и продолжительности интервалов между сбросами, принимаемая по табл.19[1];

 - мутность воды, восходящей из отстойника г/м , принимаемая от 8 до 15 г/м ;

С - концентрация взвешенных веществ в воде, г/м , поступающих в отстойник.

Концентрацию взвешенных веществ в воде (г/м ), поступающих в отстойник определяют по формуле:

 

С =  + К · Д + 0,25 · Ц + В = 250 + 0,5 · 37,5 + 0,25 · 45 + 24,75 =

= 304,75 г/м ,

 

где  - количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м ;

Д - доза коагулянта по безводному продукту, г/м ;

К - коэффициент, принимаемый для очищенного серного алюминия – 0,5;

Ц – цветность исходной воды, град;

В - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, г/м .

Количество нерастворимых веществ, вводимых с известью, определяют по формуле:

 

В = - Д =  - 16,5 = 24,75 г/м ,

 

где К - долевое содержание СаО в извести;

Д - доза извести по СаО, г/м .

Расход в осадкосбросных трубах определяют по формуле:

q =  =  = 49,12 м /ч,

 

где q - расход в осадкосборных трубах, м /ч;

W - объём зоны накопления и уплотнения осадка, м ;

t – время удаления осадка, ч.

Диаметр осадкосбросного трубопровода определяют по формуле:

 

d = =  = 0,39~0,4 м,

 

где d - диаметр осадкосбросного трубопровода, м;

q - производительность очистной станции, м /с;

V – скорость движения воды с осадком на выходе из осадкосбросной трубы, принимают не менее 1 м/с;

n - количество осадкосбросных труб.

Подачу воды в осветлитель осуществляют с помощью дырчатого коллектора, диаметр которого определяется по формуле:

 

d =  =  = 0,29~0.3 м,

 

где d - диаметр дырчатого коллектора, м;

q – производительность очистной станции, м /с;

N - количество рабочих осветлителей;

V – скорость движения воды на входе в коллектор, равная 0,5-0,6 м/с.

Принимаем d =200 мм .

Отверстия в коллекторе принимают диаметром 25 мм и располагают в шахматном порядке в нижней части трубы под углом 45 к ее оси на расстоянии не более 0,5 м между ними. Скорость движения воды на выходе из отверстий – 1,5-2 м/с.

Сбор осветленной воды в зоне осветления предусматривают желобами с треугольными водосливами высотой 40-60 мм. Расстояние между осями водосливов – 100-150 мм. Расход воды в одном желобе определяют по формуле:

 

q =  = =0,016 м /с,

 

где q - расход воды в одном желобе, м /с;

q – производительность очистной станции, м /с.

Расстояние между желобами не должно быть более 3 м. Расчетная скорость движения воды в желобах 0,5-0,6 м/с.

Для отвода избыточного осадка из зоны осветления в осадкоуплотнитель служат осадкоприемные окна, площадь которых с каждой стороны осадкоуплотнителя определяют по формуле:

 

f =  =  = 0,78 м ,

 

где f - площадь осадкоприемных окон с каждой стороны осадкоуплотнителя, м ;

q – производительность очистной станции, м /с;

V - скорость движения воды с осадком в осадкоприемных окнах, равная 0,01 – 0,015 м/с.

Высоту окна принимают равной 0,2 м. Общую длину окон определяют по формуле:

l =  =  = 3,9 м,

 

где l - общая длина окон, м;

h - высота окон, м.

Принимаем 6 окон.

Определяем размеры каждого окна:

= =0,65 м.

Определяем шаг окна:

 

= =1,0 м.

 

Высота слоя взвешенного осадка в зоне осветления может быть определена по формуле, но не должна превышать 2 – 2,5 м.

 

h =h + 0,5 · h = 1 + 0,5 · 2,34 = 2,1 м,

 

где h - высота слоя взвешенного осадка, м;

h - высота зоны взвешенного осадка выше перехода стенок осветлителя в вертикальные (до нижней кромки осадкоприёмных окон), равная 1 – 1,5 м;

h - высота пирамидальной части осветлителя, м.

Высоту пирамидальной части осветлителя определяют по формуле:

 

h =  =  = 2,34 м,

где а – ширина коридора понизу (под распределительным коллектором), равная 0,3 – 0,5 м;

 - угол между наклонными стенками нижней части зоны взвешенного осадка, равный 60 - 70 .

Полную высоту осветлителя определяют по формуле:

 

H = h + h + h + h = 2,5 + 1 + 2,1 + 0,3 = 5,9 м,

 

где H – полная высота осветлителя, м;

h - высота зоны осветления (от нижней кромки осадкоприемных окон до поверхности воды в осветлителе), равная 2-2,5 м;

h - строительная высота, равная 0,3 м.

Сбор осветленной воды в верхней части осадкоуплотнителя осуществляют с помощью одной или двух дырчатых труб, располагаемых на 30 см ниже поверхности воды в осветлителе и не менее чем на 1,5 м выше верха осадкоприёмных окон. Расход воды в одной трубе определяют по формуле:

 

q =((1 - K ) - ) = ((1-0,8) - ) = 26,62 м /ч,

 

где q - расход воды в одной трубе, м /ч;

Q - производительность очистной станции, м /ч;

С - концентрация взвешенных веществ в воде, поступающих в осветлитель, г/м ;

 - мутность воды, выходящей из осветлителя, г/м , принимаемая в пределах от 8 до 15 г/м ;

 - средняя по всей высоте осадкоуплотнителя концентрация твердой фазы осадка, г/м , принимаемая по табл. 19 [1];

n – количество водоотводящих труб.

Фильтры

Фильтры применяют в качестве второй ступени очистки в ступенчатой схеме водоподготовки. В качестве фильтрующего материала используют кварцевый песок, дробленые антрацит и керамзит, а также другие материалы. Фильтры и их коммуникации рассчитывают на работы при нормальном режиме и форсированном(часть фильтров находится в ремонте) режимах. На станциях с количеством фильтров до 20 предусматривают возможность выключения на ремонт одного фильтра, при большем количестве – двух фильтров.

Расчетные скорости фильтрования при нормальном и форсированном режимах, в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, технологии ее обработки перед фильтрованием и других местных условий по табл. 21 [1] с учетом обеспечения продолжительности работы фильтров между промывками не менее: при нормальном режиме 8 – 12 ч, при форсированном режиме или полной автоматизации промывки фильтров – 6 ч.

Принимаем однослойные скорые фильтры с загрузкой различной крупности, материал загрузки – кварцевый песок.

Диаметр зерен: наименьших – 0,5 м;

наибольших – 1,2 м;

эквивалентный – 0,7-0,8м.

Коэффициент неоднородности загрузки 1,8-2.

Высота слоя 0,7-0,8 м.

Скорость фильтрования:

- при нормальном режиме V =5-6 м/ч;

 - при форсированном режиме V =6-7,5 м/ч.

Общую площадь фильтров определяют по формуле:

 

F =  = =171,81 м ,

 

где F - общая площадь фильтров, м ;

Т - продолжительность работы станции в течении суток, ч;

V - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч;

n – число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации;

 - интенсивность промывки фильтра, л/(с*м ), принимаемая по табл. 23 [1];

t - продолжительность промывки, ч, принимаемая по табл. 23 [1];

t - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для фильтров, промываемых водой – 0,33 ч.

Количество фильтров на станции производительностью более 1600 м /сут принимают не менее четырех. При производительности станции более 8 -10 тыс. м /сут количество фильтров определяют с округлением до ближайших целых чисел по формуле:

 

N = 0,5 = 0,5 = 6,5,

 

где N - количество фильтров на станции.

Принимаем 7 фильтров.

При этом должно обеспечиваться соотношение:

V = = = 7 м/ч,

 

где V - скорость фильтрования при форсированном режиме, м/ч;

N - число фильтров, находящихся в ремонте.

Условие выполняется.

Определим площадь одного фильтра:

 

F = = =24,5 м .

 

Принимаем фильтры без центрального кармана, т.к. F <30 м ,

в плане 4 6,2 м.

Трубчатую распределительную (дренажную) систему большого сопротивления, предназначенную для сбора фильтрата и подачи промывной воды, рассчитывают по промывному расходу:

 

q =  · F = 12 · 24,5 = 294,0 л/с,

 

где q - промывной расход, л/с;

F - площадь фильтра, м .

Диаметр коллектора распределительной системы определяют по формуле:

 

d =  =  = 0,56 м,

 

где d - диаметр коллектора распределительной системы, м;

q - промывной расход, м /с;

V - скорость движения воды в коллекторе, равная 0,8-1,2 м/с.

Принимаем d =600 .

Количество ответвлений дренажной системы определяют по формуле:

 

n =  =  = 24,

 

где n - количество ответвлений дренажной системы;

b - ширина фильтра (длина стороны фильтра в направлении оси коллектора или центрального канала), м;

a – расстояние между осями ответвлений, равное 0,25 – 0,35 м.

Диаметр ответвлений определяют по промывному расходу в одном ответвлении и скорости движения воды в нем

 

d =  =  = 0,088 м,

 

где d - диаметр ответвления, м;

q - промывной расход, м /с;

V - скорость движения воды в ответвлении, равная 1,6 – 2 м/с.

Принимаем d =100 мм.

На ответвлениях, при наличии поддерживающих слоев, принимаем отверстия диаметром 12 мм на расстоянии 150 – 200 мм друг от друга.

Для сбора и отведения промывной воды предусматривают желоба пятиугольного сечения. Расстояние между осями соседних желобов должно быть не более 2,2 м. Ширину желоба определяют по формуле:

В = К = 2,1 = 0,47 м,

 

где В - ширина желоба, м;

К – коэффициент, принимаемый для желобов для пятиугольного сечения - 2,1;

q - расход воды в желобе, м /с;

a - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое в пределах 1-1,5.

Найдем расход промывной воды в одном желобе:

 

q = = =0,098 м /с.

 

По ширине желоба и принятому значению a определяют полную высоту желоба:

 

H = 0,5 · В · (1 + а ) = 0,5 · 0,47(1 + 1) = 0,47 м,

 

где H - полная высота желоба, м;

В - ширина желоба, м.

Расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки определяют по формуле:

 

h =  =  + 0,3 = 0,19 м,

 

где h - расстояние от верхней кромки желоба до поверхности фильтрующей загрузки, м;

H - высота фильтрующей загрузки, м;

а - относительное расширение фильтрующей загрузки, %, принимаемое по табл.23 [1].

Т.к. H > h , то h конструктивно принимаем на 5 см больше полной высоты желоба.

Верх желобов проектируют строго горизонтально, дно – с уклоном 0,01 в сторону сборного кармана. В фильтрах со сборным карманом расстояние от дна желоба до дна кармана определяют по формуле:

 

Н = 1,73 + 0,2 = 1,73  + 0,2 = 0,65 м,

 

где Н - расстояние от дна желоба до дна кармана, м;

q - промывной расход, м /с;

В - ширина кармана, принимаемая не менее 0,7м;

g – ускорение свободного падения, м/с .

Промывку фильтров осуществляют чистой водой с помощью специальных насосов. При использовании насосов забор воду осуществляют из резервуаров чистой воды. Принимаем насосы 1 рабочий и 1 резервный типа HS 200 150 300, n = 1450 мин , с подачей Q = 300 л/с и напором H = 10 м, диаметр колеса 240 мм.

Скорость движения воды в трубопроводах, подающих и отводящих промывную воду, принимают 1,5-2 м/с.

Для удаления воздуха из дренажной системы фильтра на коллекторе предусматривают воздушник диаметром 75-100 мм, для опорожнения фильтра - спускные трубы диаметром 100-200 мм.

Полную высоту фильтра определяют по формуле:

Н = Н + Н + Н + Н + h ,

 

где Н - полная высота фильтра, м;

Н - общая высота поддерживающих слоев, м, принимаемая по табл. 22 [1];

Н - высота фильтрующей загрузки, м, принимаемая по табл. 21 [1];

Н - высота слоя воды над фильтрующей загрузкой, принимаемая не менее 2 м;

Н - дополнительная высота, м;

h - превышение строительной высоты над уровнем воды (не менее 0,5 м).

При выключении части фильтров на промывку и при работе оставшихся фильтров с постоянной скоростью фильтрования, предусматривают над нормальным уровнем воды в фильтрах дополнительную высоту, которую определяют по формуле:

 

Н = ,

 

где Н - дополнительная высота, м;

W - объем воды, м , накапливающийся за время простоя одновременно промываемых фильтров;

F – суммарная площадь фильтров, м , в которых происходит накопление воды.

Подача одного фильтра будет равна:

Q =  = 116,4 м /ч,

W = Q · t = 116,4 · 0,33 = 38,42 м ,

F = F · N = 24,98 · 7 = 174,86 м

 

Н = =0,22 м.

Н =0,35+0,8+2+0,22+0,5=3,88 м.

3.9Обеззараживание воды

 

В технологии водоподготовки известно много методов обеззараживания, которые можно классифицировать на четыре основные группы: термический; с помощью сильных окислителей; олигодинами (воздействие ионов благородных металлов); физический (с помощью ультразвука радиоактивного излучения, ультрафиолетовых лучей). Из перечисленных наиболее широко применяют методы второй группы. В качестве окислителей используют хлор, диоксид хлора, озон и т.д. В свою очередь, из перечисленных окислителей, на практике отдают предпочтение хлору и озону. Выбор метода обеззараживания воды производят, руководствуясь расходом и качеством обрабатываемой воды, эффективностью ее предварительной очистки, условиями поставки, транспорта и хранения реагентов.

 

Хлорирование воды

Принимаем дозу хлора для предварительного хлорирования 5 мг/л. Необходимый объём хлора определяем по формуле:

 

q_x = D_x · Q_ч/1000

 

где D_x – доза хлора, мг/л;

Q_ч – производительность очистной станции, м³/ч;

q_x = 10 · 847,67/1000 = 8,477 кг/ч

Принимаем два хлоратора (1 резервный, 1 рабочий) марки ЛК – 10 (СП) для предварительного хлорирования.

Принимаем дозу хлора для обеззараживания воды 1 мг/л, тогда доза хлора составит:

q_x = 3 ·847,67 /1000 = 2,54кг/ч

Принимаем два хлоратора для обеззараживания (1раб., и 1рез.) марки ЛК-10 (СП). Хранение хлора осуществляется в бочках максимальной вместимостью 500л. Потребное количество хлора определяем по формуле:

 

Q_x = 720 · q_x,

 

где q_x – расход хлора, кг/ч.

Q_x = 720 · 10,713 = 7713 кг

Количество бочек для хранения хлора определяем по формуле:

 

n = Q_x / М_x = 7713,36/500 = 15 шт.

 

Принимаем 15 бочек. Вместимостью -400