Расчет сооружений при одноступенчатой схеме очистки

4.1 Коагулирование воды

Основная цель обработки коагулянтом – удаление первой группы примесей (гетерогенных), т.е.  взвешенных веществ, коллоидов, вирусов, спор. В качестве коагулянта используем (в пересчете на безводный продукт). Доза коагулянта по Al2(SO4)3 определяем для двух случаев.

        1) Назначаем в зависимости от мутности воды в источнике водоснабжения. По табл. 16 /1/ СНиП 2.04.02-84 Дк=25…35 мг/л. Принимаем 35 мг/л.

        2) Определяем в зависимости от цветности воды в источнике водоснабжения по формуле:

,

        где Ц – цветность воды.

         За расчетную величину принимаем наибольшее значение, т.е.

Дк=36 мг/л. Но так как в технологической схеме используются контактные осветлители, то дозу коагулянта уменьшаем на 10% табл. 16/1/ СНиП 2.04.02-84 от принятого значения:

        4.2 Подщелачивание воды

        При гидролизе соли коагулянта образуются кислоты, вследствие чего величина pH воды уменьшается. Для восстановления величины pH водной среды используем 5%-ый суспензионный раствор извести Ca(OH)2.

        Доза реагента определяется по формуле:

        где Ек  - эквивалентная масса принятого коагулянта, Ек(Al2(SO4)3 =57 мг/мг-экв;

                Кщ - эквивалентная масса подщелачивающего реагента, Кщ(CaO)=28 мг/мг-экв;

        Щ0 - минимальная щелочность воды, в первом приближении для естественных источников водоснабжения можно принять равной карбонатной жесткости, т.е Щ0=1,0мг-экв/л.

Так как Щ0>0, то подщелачивание требуется.

        4.3 Флокулирование воды

        Флокуляция – процесс интенсификации коагуляции с целью быстрейшего удаления хлопьев коагулянта из воды. Флокулянты при растворении в воде образуют высокомолекулярные цепочки, к центрам которых прикрепляются хлопки коагулянта.

        Для обработки воды используем полиакриламид (ПАА). Дозу его назначаем в соответствии с п.6.17 /1/ СНиП 2.04.02-84. Она составляет при вводе перед контактными осветлителями при одноступенчатой схеме очистки – 0,2..0,6 мг/л. Принимаем дозу флокулянта, равную 0,5 мг/л.

       4.4 Обеззараживание воды

        Обработку воды хлором обычно производят дважды, первично - для улучшения процессов осветления и обесцвечивания воды и вторично  - для ее обеззараживания.

Дозу хлорсодержащих реагентов при первичном хлорировании с целью улучшения процессов осветления и обесцвечивания воды принимают 3…10 мг/л, а для вторичного хлорирования (основная цель - обеззараживание воды) - согласно п.6.146 /1/ СНиП 2.04.02-84. - 2..3 мг/л.

В данном курсовом проекте принимаем дозу хлора при первичном хлорировании 3 мг/л, а при вторичном – 2 мг/л.

5 Расчет сооружений для приготовления растворов реагентов

5.1 Сооружения для приготовления раствора коагулянта

Для станций средней производительности применяют схему мокрого хранения коагулянта. Этот способ основан на получении полуфабрикатов, нуждающихся в дальнейшей обработке и доведении до продукта, удобного для дозирования, в виде водных растворов или суспензий различной концентрации.

При этом необходимо предусмотреть аварийный запас реагента на 10…20 суток работы станции с хранением его на складе в сухом виде.

При производительности станции меньше 30000 м3/сут целесообразнее принять следующие сооружения: совмещенные растворно-хранилищные баки, расходные баки и дозатор. Технологическая схема приготовления раствора коагулянта принимаем следующей:

Рис. 2.   Схема приготовления коагулянта при его совмещенном растворении и хранении  в виде концентрационного раствора.

1 – растворно-хранилищный бак; 2 – расходные баки; 3 - дозатор

Суточный расход реагента определим по формуле:

где Дк – доза коагулянта;

      Qо.с. – производительность очистной станции.

Поставка коагулянта осуществляется в разовом порядке в потребном количестве N вагонов, вместимостью 40…60 т, по железной дороге. При этом продолжительность использования коагулянта составит:

Продолжительность использования коагулянта для одного вагона вместимостью 40 т составит:

Коагулянт поступает на станцию очистки автотранспортом при продолжительности разгрузки вагонов не более 3-х суток. Согласно

п.6.205/1/ количество растворных баков должно быть не менее 3–х. Принимаем совмещенную конструкцию растворно-хранилищных баков с количеством 3 шт.:2 основных и 1 резервный; расходных баков –3 шт. Производим выгрузку реагента за 2 суток, т.е. в каждый бак при 12-ти часовом растворении поступает следующий объем коагулянта:

Объем каждого растворного отделения определяется по п.6.205 /1/ из расчета 2,2…2,5 м3 на 1 т товарного неочищенного коагулянта.

Высота слоя раствора 1,5 м, размеры в плане назначаем 1,5×4 м, при условии обеспечения подъезда и разгрузки коагулянта автотранспортом, т.е., одна из сторон  бака должна быть не менее 3,0…3,5 м.  

Приготовленный 15…20% раствор коагулянта поступает в баки-хранилища, объем которых определяем из расчета 1,5…1,7 м3 на 1 т товарного продукта (принимаем 1,5 м3 на 1т товарного продукта):

Объем отделения для хранения раствора коагулянта составит:

м3 или м3

где: n- число растворений коагулянта в одном баке

      Объем совмещенного бака будет равен:

Wоб=Wр.б. + Wб.х. = 8,5+20=28,5 м3

    Растворное и хранилищное отделения имеют общую глухую перегородку. Окончательно назначаем размеры одного бака с учетом строительной высоты (0,5 м): растворное отделение – 1,5х4,0х2,0 м; хранилищное отделение 3,5х4,0х2,0м.

      Определим емкость расходного бака по формуле:

,

где Qчас – часовой расход воды:

       n – число часов растворения коагулянта, принимаем по п. 6.22 /1/ n= 12 ч;

       bр – концентрация раствора (неочищенный – до 17%); bр=4%

       γ1 – объемная масса раствора, примерно равная 1,052;

       Дк – доза коагулянта.

Принимаем два рабочих бака, один резервный. Высота слоя раствора в баке равна 1…1,5 м (принимаем h=1,5 м). Размеры бака в плане 2,3×2,3 м.

       Интенсивность подачи сжатого воздуха принимаем равной в растворных отделениях растворно-хранилищных баков 8…10, а в хранилищных отделениях и расходных баках – 3…5 л/с·м2 . Тогда расчетный расход воздуха, будет равен:

        - для растворного отделения растворно-хранилищных  баков (в процессе растворения коагулянта):

Qраст = Fоб· (8…10) · n = 6·8·3 = 144 л/с или 518,4 м3/ч

где: Wв – интенсивность воздуха, л/(с·м2);

        Fоб – площадь баков в плане, м2;

        n – количество баков, шт.

        - для хранилищного отделения растворно-хранилищных  баков (в процессе хранения коагулянта):

Qхран = 14·5·3 = 210 л/с или 756 м3/ч

        - для расходных баков:

Qрх = 5,29·5·3 = 79,35 л/с или 285,66 м3/ч

Общий расчетный расход воздуха составит (при работе всех баков и отделений):

Qобщ=Qраст +Qхран +Qрх =518,4+756+285,66 = 1560,06 м3/ч

     Для подачи воздуха подбираем воздуходувки [насосы] марки ВК-6

(5 рабочих и 2 резервных, соединенных параллельно и обслуживающих любое отделение и расходные баки, как в отдельности, так и вместе);

        Часовой расход раствора коагулянта составит:

      По данному расходу раствора коагулянта принимаем насос-дозатор марки 6НД 800/6 (1 рабочий и 1 резервный).