Потери напора при движении воды между сооружениями очистной станции и в самих сооружениях (для ориентировочных расчетов)

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 31Следующая ⇒

Путь движения воды	Потери напора в м при составе основных сооружений очистной станции
Путь движения воды	отстойники, фильтры	осветлители, фильтры	контактные осветлители
1	2	3	4
От фильтров или контактных осветлителей до резервуара	0,3—0,5	0,3—0,5	0,3—0,5
В песчаной загрузке фильтра (к концу фильтроцикла)	2,5—3	2,5-3	—
От отстойников или осветлителей до фильтров	0,1—0,3	0,1—0,3	—
В контактных осветлителях	—	—	2,2
В осветлителях со взвешенным осадком		0,6-0,8	—
От смесителя или входной	0,2—0,3	—	—
камеры к контактным осветлителям	—	—	0,3
От смесителя к осветлителям со взвешенным осадком	—	0,3—0,5	—
В сетках входной камеры контактного осветлителя	—	—	0,2
В камере хлопьеобразования	0,4-0,5	—	—
От смесителя к отстойникам	0,3	—	—
В смесителе	0,4—0,5	0,4—0,5	0,4—0,5
Всего	4,2-5,6	4,2-5,6	3,4-3,7

На высотной схеме станции очистки воды должны быть показаны, кроме того, отметки оси промывных насосов 12 и вакуум-насосов, уровни раствора и коагулянта в растворных баках 5 и в расходных баках 6, отметки оси насосов 10 для перекачки раствора коагулянта и воздуходувок 7, подающих сжатый воздух для перемешивания раствора коагулянта.

Если требуется подщелачивайте воды известью, на высотной схеме показывают баки длягашения извести 8, циркуляционные мешалки известкового молока 9 и насосы 11 для подачи его в дозаторы.

§ 7. Подбор скоростей движения воды в трубах и каналах сооружений очистной станции

Правильное определение диаметров труб и размеров каналов на сооружениях для очистки воды имеет большое значение для компоновки станции. Это определение производится по скорости

движения воды в трубах и каналах, которая принимается от 0,05 до 2 м/сек в зависимости от степени обработки воды на различных участках (табл. 13).

Таблица 13

Расчетные скорости движения воды в трубах и каналах сооружений для очистки воды

Трубопроводы и каналы	Расчетные скорости движения воды в м/сек
От насосов I подъема к смесителю	1—1,2
От смесителя до камеры хлопьеобразования (или осветлителей)	0,8—1
От камеры хлопьеобразования до отстойников	Не более 0,1 для мутных вод и 0,05 для цветных вод
От отстойников (осветлителей) до фильтров	0,8—1,2
От фильтров до резервуаров чистой воды	1—1,5
В трубах и каналах для подачи промывной воды на фильтр	1,5—2
В начале распределительных коллекторов	1-1,2
В начале ответвлений трубчатой распределительной системы фильтров	1,8—2
В трубчатом дренаже двухпоточного фильтра	Не более 1
В устье желобов для отвода грязной воды при промывке фильтров	0,6
В канале для отвода в сток грязной промывной воды	0,8—2

Скорости движения воды, равные 1,8—2 м/сек, принимают только для запорных линий, подающих промывную воду к фильтрам, во избежание назначения большого диаметра труб.

Данные табл. 12 и 13 позволяют ориентировочно определить при разработке предварительной схемы все необходимые отметки уровней воды на сооружениях очистной станции.

Пример. В предыдущем примере технологическая схема предусматривает обработку воды в осветлителях со взвешенным осадком и скорых фильтрах, а поэтому следует пользоваться данными графы 3 табл. 12.

Отметка поверхности воды на скорых фильтрах была определена ранее равной 3,6 м. Поэтому отметка уровня воды в осветлителе будет: 3,6+0,14+0,6=4,3 м (где 0,1 м — потери напора на пути от осветлителя до фильтра; 0,6 м — глубина погружения труб для сбора и отвода воды в осветлителе, считая от поверхности воды в нем до низа труб). Отметка уровня воды в смесителе составит: 4,3+0,3+0,6+0,1=5,3 м (где 0,3 м — потери напора на пути от смесителя к осветлителю; 0,6 м — потери напора в осветлителе; 0,1 м—перепад уровней воды в смесителе и его боковом кармане).

Потерю напора в смесителе, равную 0,4—0,5 м, учитывают при определении высоты напора насосов I подъема, подающих воду на станцию очистки воды, а также насосов-дозаторов 10 и 11 (см. рис. 1).

Определение потерь напора при промывке скорого фильтра приводится в § 26.

Если вода для промывки фильтра подается не промывными насосами, а из возвышенного бака, то отметка дна его над отметкой верхней кромки желобов, расположенных над загрузкой фильтра, для рассматриваемого случая должна быть:

Н = h_р + h₃ + h_т + h_ж,

где h_р — потери напора в распределительной системе фильтра, составляющие 4—4,5 м;

h_з— потери напора в загрузке фильтра, -равные ее полной высоте, т. е. 1,8—2 м;

h_т — потери в трубопроводах и фасонных частях, а также на образование скорости движения воды, которые суммарно составляют 1—1,5 м;

h_ж— отметка кромки желобов над уровнем земли.

При высоте слоя воды над загрузкой фильтра 2,5 м и высоте кромки желобов над загрузкой 0,7 м отметка кромки желобов h_ж=3,6—2,5+0,7 = 1,8 м (где 3,6 м — отметка поверхности воды на скором фильтре).

Таким образом, дно бака для промывки фильтра должно иметь отметку H=4,5+2+1,5+1,8=9,8 м.

При составлении высотной схемы необходимо предусматривать возможность спуска воды от отдельных сооружений (резервуаров, отстойников и т. д.), а также отвод бытовых сточных вод.

Расположение сооружений на площадке должно быть достаточно удобным для дальнейшего их расширения.

Планировка площадки очистной станции сопровождается созданием архитектурного ансамбля, увязанного с другими инженерными сооружениями. Следует предусмотреть устройство асфальтированных дорог, аллей, фонтанов, посадку зеленых насаждений (деревьев, кустарников, цветов и т. д.). Вокруг территории станции, совпадающей с первым поясом зоны санитарной охраны (пояс строгого санитарного режима), устраивается надежное ограждение.

§ 8. Определение производительности очистной станции

Водоочистные станции должны рассчитываться на равномерную работу в течение суток, если их производительность составляет не менее 3000 м^s/сутки. Производительность очистной станции Q_о.с составляет;

Q_о.с = aQ_{макс.сут} + Q_доп, (1)

где а — коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды станции (при сбросе осадка из

отстойников или при продувке осветлителей, при промывке скорых фильтров и т. д.), равный 1,06—1,08;

Q_{макс.сут}— расход воды для суток максимального водопотребления;

(2)

t_пож — расчетная продолжительность пожара в ч (принимается для всех случаев равной 3 ч);

т и т' — число одновременных пожаров соответственно в населенном пункте и на промышленных предприятиях (принимается по СНиП);

q_пож и q'_пож — расход воды в л/сек на один пожар соответственно в населенном пункте и на промышленном предприятии.

Полная производительность очистной станции — это сумма полезного расхода воды, подаваемой потребителю, и расхода воды на собственные нужды станции.

Полезная производительность определяется с учетом пополнения противопожарного запаса воды.

Пример. Определить расчетную производительность очистной станции для города с населением 50 000 человек при норме 250 л на одного жителя в сутки максимального водопотребления и значениях a=1,1; m=2 (два одновременных пожара); q_пож = 35 л/сек; t_пож=3 ч.

В городе имеется промышленное предприятие с категорией пожарной опасности А, при этом расход воды на один пожар q_пож = 30 л/сек. Расход воды на внутренние пожарные краны принимаем 5 л/сек. При числе жителей 25 тыс. человек и более расход воды определяется как сумма потребного большего расхода (в данном примере для населенного места) плюс 50% меньшего расхода (в данном примере на предприятии). Следовательно, по формуле (2)

Тогда расчетная производительность станции очистки воды по формуле (1)

§ 9. Основные положения компоновки станций

Основные принципы компоновки очистных станций заключаются: а) в обеспечении компактной планировки всех сооружений и служебных помещений; б) в создании условий самотечного движения воды по всему комплексу сооружений станции.

При размещении отдельных сооружений необходимо стремиться к сокращению длины трубопроводов между ними, а также к осуществлению возможности ввода в эксплуатацию и дальнейшего расширения сооружений без прекращения их действия. Оборудование и арматура должны быть легко доступными для ремонта и обслуживания. Необходимо предусматривать устройство обводных трубопроводов, позволяющих подавать воду для обработки хлором без предварительного пропуска ее через отстойники или другие сооружения станции.

Все технологические сооружения и служебные помещения станции экономически целесообразно объединять (блокировать) т общем здании. Это облегчает эксплуатацию станции и снижает объем капитальных затрат при строительстве.

В местностях со средними положительными температурами во время отопительного сезона допускается устраивать открытые отстойники.

Основные размеры водоочистных сооружений должны приниматься соответственно шагу между колоннами и осями стен с учетом типоразмеров выпускаемых в СССР сборных железобетонных элементов.

Рис. 26. Генеральный план территории водоочистной станции

На территории, водоочистной станции разрешается располагать насосные и трансформаторные станции, склады хлора и аммиака, котельную, мастерские и проходную будку. Другие сооружения, не имеющие непосредственного отношения к эксплуатации станции, размещать на ее территории запрещается.

На рис. 2 приведены генеральный план территории и высотная схема водоочистной станции производительностью 100— 120 тыс. м³/сутки.

В северной части территории размещены оголовок водозабора 1 и насосная станция I подъема 2.

Около насосной станции водоводы проложены в галерее 3 они опираются на железобетонную опору 4,что обеспечивает их устойчивость в пределах берегового откоса.

Затем водоводы прокладываются на юго-восток и под прямым углом подводятся к помещению дырчатого смесителя 5. В этом же здании размещается реагентное хозяйство 6.

Из смесителя 5 вода поступает в камеры хлопьеобразования 7, которые примыкают к головной части горизонтальных отстойников 8.

Вертикальные смесители 9 размещаются перед фильтрами 10. После фильтрования вода поступает в резервуары чистой воды 11, откуда насосами II подъема 12 подается по напорным водоводам к месту потребления.

Хлораторная и аммонизаторная находятся в отдельном здании 13 (однако это решение не типично, так как чаще их размещают в первом этаже фильтровального здания). Склад хлора и аммиака 14 всегда выносится в отдельное помещение.

Кроме того, на территории очистной станции, находятся механическая мастерская 15, котельная 16, контора-проходная 17, помещение охраны 18, склад с навесом 19 и топливное хозяйство 20.

Глава III

Расчет устройств для приготовления и дозирования раствора реагентов

§ 10. Общие сведения о реагентах

Для ускорения выпадения взвеси применяется коагулирование, осуществляемое путем добавки в обрабатываемую воду химических реагентов (коагулянтов), образующих хлопья, которые, оседая, увлекают за собой взвесь.

В качестве коагулянта обычно используют: сернокислый алюминий A1₂(SO₄)₃, сернокислое железо Fe₂(SO₄)₃, железный купорос FeSO₄∙7Н₂O или хлорное железо FeCl₃.

Действие сернокислого алюминия основывается на его гидролизе, заканчивающемся образованием геля гидроокиси алюминия [А1₂(ОН)₃] и свободной углекислоты. При коагулировании сернокислым железом диссоциация солей железа приводит к образованию малорастворимой гидроокиси железа Fe(OH)₃.

После введения в воду сернокислого алюминия происходят следующие реакции:

Образующаяся гидроокись алюминия Аl(ОН)₃ представляет собой коллоидное вещество, частицы которого имеют положительные заряды. Между тем коллоиды, содержащиеся в природной воде (гуминовые вещества, кремниевая кислота идр.), заряжены отрицательно. Это ведет к нейтрализации зарядов частиц обоих коллоидов, вызывающей их взаимную коагуляцию с образованием хлопьев. Аналогичное явление происходит и в случае применения FeSO₄. Образующийся .коллоидный раствор гидроокиси железя Fe(ОН)з коагулирует содержащиеся в воде отрицательно заряженные коллоиды.

Ионы водорода, выделившиеся после гидролиза сернокислого алюминия, связываются с находящимися в природной воде бикарбонатными ионами

Благодаря этому кроме осветления воды достигается понижение ее карбонатной жесткости на 0,7—1 мг∙экв/л с одновременным таким же повышением некарбонатной жесткости воды согласно реакциям:

При излишней щелочности переход гидроокиси в водную окись может задержаться. При недостаточной же щелочности реакция образования гидроокиси из сернокислого алюминия протекать не может. В этом случае нужно искусственно подщелачивать воду гашеной известью Са(ОН)₂, едким натром NaOH или кальцинированной содой Na₂CO₃, добавляемыми в количестве:

(3)

где Д_щ— количество щелочи, добавляемой для подщелачивания воды, в мг/л;

е — эквивалентный вес коагулянта (безводного) в мг∙экв/л, равный для A1₂(SO₄)3 57, FeCl₃ 54, Fe₂(S0₄)₃ 67;

Д_к— максимальная доза 'безводного сернокислого алюминия в мг/л;

Щ — минимальная щелочность воды в мг∙экв/л (для природных вод обычно равная карбонатной жесткости);

К — количество щелочи в мг/л, необходимое для подщелачивания воды на 1 мг∙экв/л и равное для извести 28 мг/л, для едкого натра 30—40 мг/л, для соды 53 мг/л.

Пример. Определить необходимые дозы реагента для подщелачивания воды при ее мутности 700 мг/л и щелочности Щ=1,7 мг/л. Максимальная доза безводного сернокислого алюминия Дк=75 мг/л.

Необходимые дозы реагента для подщелачивания воды составят:

гашеной извести

кальцинированной соды

В тех случаях, когда значения Д_и и Д_с (получаются с отрицательным знаком, подщелачивания воды не требуется. Обычно это наблюдается при небольшой мутности и достаточно высокой щелочности (карбонатной жесткости) воды.

Пример. Определить необходимую дозу гашеной извести для подщелачивания воды при ее мутности 200 мг/л, щелочности Щ=2 мг/л и величине Д_к=40 мг/л.

Тогда

т. е. подщелачивания воды не требуется.

Ход реакций при подщелачивании следующий:

или

Скорость гидролиза коагулянта зависит от температуры воды (резко уменьшается при низкой температуре) и от величины рН. При повышенном значении рН (более 8,2) частицы А1(ОН)₃ получают отрицательный заряд, хлопья гидроокиси алюминия не образуются и процесс осветления воды замедляется.

Коагулирующая способность реагента возрастает с повышением валентности иона электролита. Исследования показали, что если коагулирующую способность одновалентного иона принять за единицу, то коагулирующая способность двухвалентного иона достигает 7, а трехвалентного — 76.

В отечественной практике водоснабжения чаще всего применяются соли трехвалентного алюминия в виде очищенного сернокислого алюминия, содержащею около 45% безводного Al₂(SO₄)₃, a также и неочищенного «сернокислого алюминия, содержащего 33% безводного A1₂(SO₄)₃. Следовательно, теоретически 1 кг неочищенного коагулянта по своей коагулирующей способности эквивалентен 0,73 кг очищенного. Практически коагулирующая способность неочищешюго сернокислого алюминия несколько выше за счет мелкозернистых нерастворимых примесей в неочищенном продукте, усиливающих коагуляцию.

В качестве коагулянта применяют также соли трехвалентного Fe₂(SO₄)₃ и двухвалентного железа FeSO₄.

Вступая в реакцию с двууглекислыми солями кальция (или магния), железный купорос FeSO₄ превращается в двууглекислое железо по уравнению

Для ускорения процесса необходима добавка гашеной извести, отнимающей углекислоту,

Гидрат закиси железа окисляется при рН>8 за счет растворенного в воде кислорода

а получившийся гидрат окиси железа выпадает ,в виде хлопьев, увлекая взвесь, содержащуюся в обрабатываемой воде.

При коагулировании солями железа величина рН воды после ввода коагулянта должна быть не менее 8,2—8,5, так как в этом случае высокое значение рН не задерживает коагуляцию, а способствует ей.

Если коагуляция производится при содержании в воде взвеси более 100—125 мг/л, можно окислить FeSO₄ и перевести его в трехвалентное железо Fe₂(SO₄)₃ путем хлорирования раствора железного купороса:

Хлопья гидрата окиси железа тяжелее хлопьев гидроокиси алюминия в 1,5 раза и, следовательно, скорее осаждаются. Они более устойчивы и не разрушаются в щелочной среде, что имеет значение при объединении в общей установке процессов коагуляции и умягчения воды. Температура воды не оказывает существенного влияния на скорость процесса коагуляции солями железа. В силу этого доли железа нашли широкое применение в качестве коагулянтов, особенно на водоумягчительных установках.

Хлорное железо FeCl₃ доставляется на станции очистки воды в стальных бочках; содержание FeCl₃ в товарном продукте составляет не менее 98 %.

В табл. 14 приведена краткая характеристика свойств и назначения различных реагентов.

Необходимые дозы коагулянта должны назначаться в соответствии с данными технологического анализа воды (по ГОСТ 2919— 45). Действующие нормы предлагают принимать дозу безводного сернокислого алюминия или хлорного железа в зависимости от содержания в воде взвешенных веществ (табл. 15).

Для ориентировочного определения дозы безводного сернокислого алюминия в зависимости от мутности исходной воды рекомендуется также пользоваться графиком, приведенным на рис. 3.

При обработке вод, имеющих высокую цветность, производится проверка достаточности дозы коагулянта для обесцвечивания воды по формуле

(4)

Таблица 14

Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1702; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!