Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






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 = hр + h3 + hт + hж,

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

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



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

hж— 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 hж=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 мs/сутки. Производительность очистной станции Qо.с составляет;

Qо.с = aQмакс.сут + Qдоп , (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;



Qмакс.сут— расход воды для суток максимального водопо­требления;

(2)

tпож — 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);

qпож 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); qпож = 35 л/сек; tпож=3 ч.

В городе имеется промышленное предприятие с категорией по­жарной опасности А, при этом расход воды на один пожар qпож = 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 Дщ — 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;

Дк — 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 Ди и Дс (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 Дк=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


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.011 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал