Обезжелезивание воды. Расчет вентиляторной градирни. Расчет фильтра с плавающей загрузкой

4 ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ

4.1 РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ГРАДИРНИ

В данном курсовом проекте для обезжелезивания воды применяется глубокая аэрация. Метод глубокой аэрации применяется при содержании железа 10 – 40 мг/дм³ (21 мг/дм³), содержании углекислоты более 2 мг/дм³ (3,5 мг/дм³) и pH более 6,8 (pH = 6,9). Вентиляторная градирня применяется при производительности очистной станции более 75м³/ч [7] и при содержании в воде двухвалентного железа. Так как в природной воде содержится в растворенном виде только двухвалентное железо, а производительность очистной станции составляет    1336,5 м³/ч, то применяем для процесса глубокой аэрации вентиляторную градирню.

В случае обезжелезивания воды методом глубокой аэрации в состав установки по обезжелезиванию входят аэрационное устройство (градирня), контактный резервуар-отстойник и фильтр (ФПЗ). Сущность метода заключается в следующем. В аэрационном устройстве  происходит насыщение воды кислородом, удаление части углекислоты и частичное окисление двухвалентного железа в трехвалентное. В контактном резервуаре завершается процесс окисления двухвалентного железа в трехвалентное и образуется хлопьевидный бурый осадок гидроксида железа в результате гидролиза трехвалентного железа. Фильтры служат для извлечения из воды трехвалентного железа [8].

Схема вентиляторной градирни представлении на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1  – Схема установки для обезжелезивания воды с вентиляторной градирней

1 – вентиляторная градирня; 2 – вентилятор; 3 – резервуар; 4 – насос;                       5 – напорный фильтр

Принцип действия вентиляторной градирни (рисунок 4.1) заключается в следующем. Исходная вода через патрубок с применением керамических насадок  (колец Рашига) попадает в верхнюю часть вентиляторной градирни 1. Навстречу потока воды с помощью вентилятора 2 направляется поток воздуха. В верхней части градирни выделяется углекислота, а вода насыщается кислородом, происходит частичное окисление двухвалентного железа в трехвалентное. Из верхней части градирни 1 вода стекает в контактную емкость 3, где завершается процесс окисления железа и выпадает осадок. Из контактной емкости насосом 4 вода подается в напорный фильтр 5 [7].

Принимаем в качестве насадка кольца Рашига с размерами 25х25х3 мм [1].  Высота слоя колец Рашига при щелочности исходной воды 4,6 мг-экв/дм³ (п 1.1), принимается равной h_кр = 2,5 м [12].

Необходимая площадь градирни F_г, м², рассчитывается по формуле

F_г = ,                                               (7)

где производительность станции, м³/ч,  = 1336,5 м³/ч (п.2);

нагрузка, м³/(чм²), принимаем по таблице 41  = 60 м³/(чм²) [1].

F_г =  = 22,28 м².

Производительность вентиляторной градирни Q_вент, м³/ч, рассчитывается по формуле

Q_вент = ,                                                     (8)

где необходимая произврдительность вентилятора на 1 м³ пропускаемой воды, принимаем равной 10 м³ [1].

Q_вент = 1336,510 = 13365 м³/ч.

Напор, развиваемый вентилятором h_вент, м, рассчитывается по формуле

h_вент = ,                                                       (9)

где   время пребывания воды в контактном резервуаре, мин,  = 30 мин [12].

h_вент = 330 = 90 мм вод ст.

Принимаем одну рабочую и одну резервную турбовоздуходувки марки        ТВ -12500 - 24 производительностью 13500 м³/ч.

Вместимость контактного резервуара W, м³, рассчитывается по формуле

W = ,                                                      (10)

где   время пребывания воды в контактном резервуаре, ч,  = 0,5 ч [12].

W = 1336,50,5 = 670 м³.

Принимаем размер (в плане) контактного резервуара объемом 670 м³ при глубине слоя воды, равной 4 м, 13,0х13,0 м [9].

4.2 РАСЧЕТ ФИЛЬТРА С ПЛАВАЮЩЕЙ ЗАГРУЗКОЙ

Фильтр с плавающей загрузкой предназначен для удаления из воды мелких хлопьев гидроксидов железа, не извлекаемых в осветлителе, а также стабилизации качественных показателей воды, поступающей на очистку.

В данном курсовом проекте применяется напорный фильтр с плавающей пенополистирольной загрузкой ФПЗ-4н (рисунок 4.2). Этот филтр позволяет снизить показатели цветности и мутности до нормативных значений, а также извлечь из воды хлопья трехвалентного железа.

В данном фильтре используется неоднородная загрузка с убывающей крупностью по ходу движения фильтруемой воды.

Рисунок 4.2 – Фильтр с плавающей пенополистирольной загрузкой (ФПЗ-4н)

1 – нижняя сборно-распределительная система; 2 – отвод промывной воды;              3 – подача исходной воды; 4 – пенополистирольная загрузка; 5 – отвод фильтрата; 6 – уловитель пенополистирола; 7 – верхняя распределительная система;                 8 – средний дренаж

Принцип действия фильтра заключается в следующем. Исходная вода подается насосом по трубопроводу 3 в верхнюю распределительную систему 7, которая представляет из себя систему дырчатых труб с отверстиями диаметром 10 мм. Отверситя перекрываются сетками с размерами ячеек 0,5 мм. Вода проходит через загрузку фильтра 4, собирается через нижнюю сборно-распределительную систему 1 и отводится через трубопровод 2 на следующий этап обработки. Так как в теле фильтра скапливаются загрязнения, то предусмотрена система регенирации. Для промывки фильтра предусмотрена средняя дренажная смстема 8. Промывка фильтра осуществляется водой из резервуара чистой воды. Промывная вода отводится через трубопровод 5 на отстаивание. Для предотвращения вынесения пенополистирола из фильтра предусмотрен уловитель пенополистерола 6.