Расчет и проектирование станций водоподготовки. Стабилизационная обработка воды. Расчет дренажно-распределительной системы

Содержание

Введение. 3

1. Исходные данные. 4

2. Стабилизационная обработка воды.. 5

3. Выбор схемы сооружений. 5

4. Реагентное хозяйство. 6

5. Определение полной производительности станции. 7

6. Определение емкостей расходных и растворных баков. 8

7. Склады реагентов. 9

8.Хлорное хозяйство. 10

8.1.Расчет склада хлора. 10

9. Расчет скорых фильтров. 10

10.Расчет дренажно-распределительной системы.. 12

11.Расчет системы для отвода промывной воды.. 13

12.  Расчет горизонтальных отстойников. 13

13.  Расчет вихревой камеры хлопьеобразования. 16

14. Расчет вихревого смесителя. 17

15. Расчет сооружений для обработки промывных вод и осадка. 18

16.Расчет объема резервуара чистой воды.. 20

17.Высотная схема сооружений. 20

18.Зоны санитарной охраны.. 21

Заключение. 22

Список использованной литературы.. 23

Введение

Основной целью проектирования водопроводных очистных сооружений является выбор методов и сооружений водоподготовки, обоснование их применения и использования. Городские водопроводы должны обязательно проходить через станцию водоподготовки, где исходную воду подвергают всесторонней подготовки, устраняют цветность и мутность, производят обеззараживание, т.е первичное и вторичное хлорирование, в необходимых случаях снимают жесткость воды и содержание в воде железа, добавляют в воду фтор, стабилизируют воду известью или содой, ликвидируют привкусы и запахи.

При проектировании очистных сооружений необходимо знать требования к качеству подаваемой потребителю воды. Для питьевых целей вода должна соответствовать ГОСТу 2874 – 82 “Вода питьевая”

1. Исходные данные

Полезная производительность станции  Q = 89909 м³/сут.

Качественный состав в источнике

1.  Температура – 0,4-18ºC;

2.  Вкус, 2 балла;

3.  Запах, 2 балла;

4.  Мутность, 450 мг/л;

5.  Цветность, 10 град;

6.  рН = 6,9;

7.  SO₄^2- , 104 мг/л;

8.  Сℓ^- ,  80 мг/л;

9.  Fe=6,8 мг/л;

10. NO₃^-,  - мг/л;

11. Cu²⁺, 0 мг/л;

12. Z_n²⁺ , 2,8 мг/л;

13. Na⁺,  128 мг/л;

14. Mg²⁺, 8,6 мг/л;

15. HCO₃^- ,  60 мг/л;

16. Ca²⁺, 7,5 мг/л;

17. F^- , - мг/л;

18.  Mn-1.5мг/л;

19. Планктон, 0 млн.кл/л;

20. K⁺, 250 мг/л.

2. Стабилизационная обработка воды

При отсутствии данных технологических анализов стабильность воды определили по индексу насыщения карбонатом кальция J по формуле:

где рН₀ – водородный показатель, измеренный с помощью рН-метра; рН_S -  водородный показатель в условиях насыщения воды карбонатом кальция, определяем по номограмме рис. 1 [1], исходя из значений содержания кальция С_Са, общего солесодержания Р, щелочности Щ и температуры воды.

Общее солесодержание равно:

=  80+104+6,8+0+60+7,5+8,6+128+250+0+2,8+0+1,5=649,2 мг/л < 1000 мг/л.

Для определения щелочности была определена жесткость исходной воды:

  Ж_кар = НСО₃^-/61,03 = 60/61,03 = 0,98 мг-экв/л,

Ж_об = Са²⁺/20,05 + Мg²⁺/12,6 = 7,5 / 20,05 + 8,6 / 12,6 = 1,05 мг-экв/л.

Следовательно Щ₀ = Ж_кар. = 0,98 мг-экв/л.

при t = 18⁰ С,  рН_S  = 9,5 рН₀ = 6,9   .

Индекс Ланжелье отрицательный, значит вода агрессивная, вызывает коррозию труб. Необходимо производить подщелачивание воды.

Вкус 2 балла, при допустимом значение 2 балла. Мутность 450 мг/л при допустимом 1,5 мг/л следовательно необходимо использовать осветление воды, добавление флокулянтов и коагулянтов.

Содержание в воде  F= 0 мг/л при допуске 0,7 – 1,5 мг/л – необходимо добавление фтора.

 3. Выбор схемы сооружений

Исходя, из анализа забираемой воды и производительности очистной станции были выбраны следующие способы водоподготовки:

1.  Микрофильтры.

2.  Смешение с реагентами (смеситель).

3.  Коагулирование и флокуляция (камера хлопьеобразования и горизонтальный отстойник).

4.  Фильтрование (скорые фильтры).

5.  Стабилизация, обеззараживание и фторирование

6.  Хлорирование (вторичное)

Согласно табл. 15 [1] и исходных данных в качестве сооружений принимаем горизонтальные отстойники для осветления воды и скорые фильтры. Обработка воды ведется коагулянтом и флокулянтом.

Обеззараживание производится жидким хлором, вводимым после скорых фильтров перед РЧВ.

Стабилизация производится добавлением извести. Фторирование осуществляется путем добавления в воду фтора.

 4. Реагентное хозяйство

Определяем дозу коагулянта – Αl₂ (SO₄ )₃ по цветности воды по формуле:

Д_к =

Д_к ==12,6 мг/л

где Ц – цветность обрабатываемой воды

По мутности воды определяем по табл. 16 [1] М = 450 мг/л → Д_к = 50 мг/л.

Дозу флокулянта полиакриламида (ПАА) при вводе перед отстойниками принимаем по табл. 17 [1]: М = 450 мг/л и Ц=10 → Д_ПАА = 0,5 мг/л.

Дозу подщелачивающих реагентов, необходимых для улучшения процесса хлопьеобразования определяем по формуле:

мг/л

Д_щ = 28*((50/57 – 0,98)+1) = 25,12 мг/л,

где Д_к – максимальная, в период подщелачивания, доза безводного коагулянта; е_к – эквивалентная масса коагулянта (безводного), принимаемая для Αl₂(SO₄ )₃ – 57 мг/мг-экв; К_щ – коэффициент, равный для извести (по Na₂CO₃) – 53; Щ₀ – минимальная щелочность воды.

Так как Д_щ > 0, требуется подщелачивание.

Дозу извести определяем по формуле:

Д_и = 28*0,25*1*0,98= 6,86 мг/л, где Д_и – доза извести в расчете на  СаО; β_и – коэффициент, определяемый по номограмме рис. 4 [1], в зависимости от рН воды (до стабилизационной обработки) и индекса насыщения  J; К_t  - коэффициент, зависящий от температуры воды:  при t = 25⁰ С  К_t=1;  Щ – щелочность воды до стабилизационной обработки.

Определяем количество извести по формуле:

 мг-экв/л

Так как доза извести Д_и/28 < d_щ (0,245 < 0,84) следовательно, применение соды не требуется.

Исходя из исходных данных к КП, необходимо произвести фторирование воды.

Дозу фтора определяем по формуле:

 мг/л,

Д_ф = 10⁴*(1*1-0)/61*93 = 1,06 мг/л,

где m_ф =1,1 – коэффициент, зависящий от места ввода реагента в обрабатываемую воду (в чистую воду); ά_ф = 0,7 г/м³ – необходимое содержание фтора в обрабатываемой воде в зависимости от климатического района расположения населенного пункта; Ф = 0 мг/л – содержание фтора в исходной воде; К_ф = 61% - содержание фтора в чистом реагенте (кремнефтористый натрий); С_ф = 93% - содержание чистого реагента в товарном продукте.

5. Определение полной производительности станции

Полная производительность водоочистных сооружений определена из полезной производительности станции, расходов на собственные нужды и пожарного расхода:

Q_полн = Q_сут + Q_сн, м³/сут

Q = 89909 + 0,04*89909  = 93505 м³/сут,

где Q_сут – расчетный расход ВОС, Q_сн  – расход воды на собственные нужды, 3-4% от Q_сут,

Расход воды определяем по формуле:

Q_p = Д_р*Q_полн *(100-Р)/Р*10⁶,

   где р – процентное содержание реагентов.

Расход коагулянта:

     Q_коаг = Д_коаг*Q_полн *(100-Р)/Р*10⁶ = 50*93505(100-12)/12*10⁶ = 34,28 м³/сут,

Расход полиакриламида:

Q_паа = Д_паа*Q_полн*(100-Р)/Р*10⁶ =0,5*93505