Очистка воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения (окисляемость перманганатная - 15 мг/л, цветность источника водоснабжения - 64 град., мутность источника водоснабжения - 127 мг/л)

необходимого количества наполнителя из волокнистой загрузки, производительности воздуходувки, системы химической регенерации волокон (в случае необходимости).

Требуемый объем волокнистой насадки W_нв биореакторе определяют по формуле:

 м³,                                               (4)

где     W_{ак.част} – объем активной части биореактора, m³:

φ – коэффициент  наполнения  объема аппарата  волокнистой загрузкой,         равный φ = 0,1-0,2.

Объем активной части найдем по формуле:

, м³,                                        (5)

где     q_c – секундный расход воды, поступающий на биореактор, м³/с;

t – необходимое время контакта воды с поверхностью волокон, мин.

Подставляя численные значения, получаем:

 м³.

Тогда объем волокнистой насадки:

м³.

Общая высота биореактора:

, м,                                 (6)

где     H_{ак. част} – высота активной части, м;

H_н.п – высота надфильтрового пространства, м, принимаем H_н.п= 1 м;

H_{отст. част} – высота отстойной части, м, принимаем H_{отст. част}= 1 м;

h_з – необходимый строительный запас, м, принимаем h_з= 0,3 м.

Высота активной части H_{ак. част}:

, м,                                                (7)

где     v – скорость фильтрования воды через загрузку, м/ч;

t – необходимое время контакта воды с поверхностью волокон, мин.          

          Подставляя численные значения:

 м.

Общая высота биореактора составит:

 м.

Общая площадь биореакторов:

, м².                                                (8)

Подставляя численные значения:

 м².

Число необходимых биореакторов находим по формуле:

, шт.                                                 (9)

Тогда:

 шт.

Следовательно, площадь одного биореактора составит:

, м².                                                      (10)

Подставляя численные значения:

 м.

Принимаем размеры в плане: L = 8,8 м, В = 6 м.

Полный цикл работы биореактора:

 ч,                                                (11)

где     t_зар – продолжительность работы биореактора до окончания "зарядки", ч;

          t_п – полезный период работы, ч;

t_пром – период промывки биореактора водой, ч.

Продолжительность работы биореактора до окончания "зарядки":

 ч,                                        (12)

где     Т – температура подаваемой воды, °С;

ПО – перманганатная окисляемость исходной воды, мгО₂/л.

Подставляя численные значения:

 ч.

Полезный период работы:

 ч.                                         (13)

Подставляя численные значения:

 ч.

Полный цикл работы биореактора:

 ч.

Время, через которое осуществляется промывка биореактора:

, сут.                                                         (14)

Подставим численные значения:

 сут.

Расход воды необходимый на промывку одного биореактора находим по формуле:

, л/с,                                                      (15)

где     ω –  интенсивность промывки биореактора исходной водой, л/с·м².

          Подставляя численные значения:

 л/с.

При сильном зарастании загрузки в промывную воду дополнительно добавляют обеззараживающий раствор, например, 5% раствора медного купороса с дозой 2-3 мг/л.

В процессе эксплуатации, при изменении качества воды степень наполнения загрузкой биореактора может оперативно изменяться путем регулирования натяжения нитей или их количеством.

          5 Расчет реагентного хозяйства и подбор оборудования

5.1 Определение дозы коагулянта

Процессы обработки воды с применением реагентов протекают быстрее и значительно эффективнее. Водоочистные сооружения для обработки воды с применением реагентов значительно меньше по объему, компактнее и дешевле, но сложнее в эксплуатации, чем сооружения безреагентных схем.

В качестве коагулянта наиболее широко применяют сернокислый алюминий Al₂ (SO₄)₃, железный купорос FeSO₄^.7H₂O и хлорное железо FeCl₃.

Сернокислый алюминий выпускается двух сортов: очищенный Al₂(SO₃)₄^.18H₂O и неочищенный Al₂(SO₃)₄^.n^.H₂O+mSiO₂. Этот коагулянт требует применения устройств, интенсифицирующих процесс его растворения.

Для интенсификации процесса коагулирования и улучшения процесса хлопьеобразования могут применяться флоакулянты: активированная кремниевая кислота, полиакриламид (ПАА), К-4, К-6.

При коагулировании воды для снижения ее цветности доза коагулянта Al₂ (SO₄)₃ может быть определена по формуле [1, с 218]:

Определение дозы коагулянта Д_к, мг/л:

, мг/л,                                             (16)

где     Д_к - дозы коагулянта Д_к, мг/л;

Ц – цветность воды, град, по платино-кольбатовой шкале.

Подставляем численные значения:

 мг/л

Для осветления воды доза коагулянтов, считая на безводное вещество, может быть принята в зависимости от мутности очищаемой воды по таблице 2 [1, табл.16].

Таблица 2 - Доза коагулянта в зависимости от мутности воды

Наибольшая мутность источника водоснабжения в соответствии с заданием составляет 127 мг/л, поэтому в соответствии с таблицей 2 принимаем дозу коагулянта для осветления воды Д_к =40 мг/л.

В соответствии со СниП [1] при одновременном содержании в воде