Диплом: Водоснабжение и водоотведение города Восточный донецкой области

Диплом: Водоснабжение и водоотведение города Восточный донецкой области

2.5 Деталировка основных узлов водопроводной сети.

После расчета магистральных линий водопроводной сети производят деталировку

основных узлов её, т.е. составляют монтажную схему сети. Устройства

рассчитанной магистральной водопроводной сети проектируем из чугунных

водопроводных раструбных труб.

При деталировке сети показывают с применением условных обозначений трубы,

фасонные части, водоразборную, предохранительную, регулирующую и запорную

арматуру. При этом задвижки следует размещать таким образом, чтобы можно было

выключать отдельные участки сети без нарушения подачи воды потребителям. Для

соединения фланцевых задвижек и другой фланцевой арматуры с раструбными

патрубками, следует применять патрубок – фланец – раструб и патрубок – фланец

– гладкий конец.

При определении размеров колодцев в плане следует учитывать размеры арматуры,

установленной в колодце и минимально допустимые расстояния между стенами труб

и стенами колодцев и др.: так расстояние до внутренней стенки колодца его

должно быть не менее от стенок труб Ø400 мм – 0,32 м, 450 – 800 мм –

0,5 м, более 800 мм – 0,7 м. Расстояние от стен и покрытий до маховика

задвижки должно быть не менее 0,25 – 0,5 м. Толщину резиновой прокладки можно

принять примерно 10 мм.

Типовые решения прямоугольных колодцев разработаны для колодцев с внутренними

размерами в плане 1500

2000, 15002500, 2000

2000, 20002500, 2500

2500 мм. Если расчетные размеры колодцев больше размеров

типовых колодцев, то последние можно принимать из кирпича. При этом размеры

колодцев должны быть кратными ½ кирпича.

На основе деталировки сети составляют спецификацию труб, фасонных частей и

арматуры различного назначения, что необходимо для составления схемы, заказа

на трубы и другие детали сети.

2.6 Построение профиля водовода.

Глубина заложения водоводов и водопроводных сетей должна обеспечивать их

нормальную работу в зимнее время, исключить возможность недопустимого

нагревания воды летом, а также повреждения труб внешними нагрузками

(транспортом и др.).

Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной

глубины, проникновения в грунт нулевой температуры.

Водоводы и водопроводные сети нужно укладывать с уклоном не менее 0,001 по

направлению к выпуску, при плоском рельефе местности уклон допускается

уменьшить до 0,0005.

Рисунок 2.2 - Профиль водовода

3 Очистные сооружения города

3.1 Разработка и обоснование технологической схемы очистных сооружений.

Состав очистных сооружений определяют исходя из результатов анализов

исходной воды и тех требований, которые предъявляются к качеству очищенной

воды. При устройстве хозяйственно - питьевого водоснабжения сооружения для

очистки воды должны в конечном итоге обеспечивать качество воды, отвечающее

ГОСТ 2874-92 «вода питьевая».

Основные способы обработки воды приведены в СНиПе 2.04.02-84. Из СНиПа видно:

- что для устранения мутности применяются

коагулирование и обработка воды флокулянтами;

- цветность предварительное хлорирование,

- коагулирование, обработка флокулянтами,

озонирование;

- бактериальные загрязнения – хлорирование,

озонирование.

При подготовке питьевой воды в случае, если забор её производится из

открытого водоема комплекс очистных сооружений включает в себя: смеситель,

камеры реакции, осветлители.

Согласно заданию дипломного проектирования качественные показатели воды

подаваемой на очистные сооружения следующие:

- взвешенные вещества – 15-88 мг/л;

- цветность 6°-60°;

- РН – 6,7-7,6;

- Щелочность – 2,8-4,4 мг/л;

- Температура - 12°-25°;

- Бикарбонат – 4,0-8 мг/л;

- Cl- - 4.57;

- SO4-2 – 6,95.

Анализ исходных данных показывает, что для осветления и обесцвечивания воды

целесообразно применять контактные осветлители, обладающие рядом технико-

экономических преимуществ.

Контактные осветлители представляют собой разновидность фильтров, работающих

по принципу фильтрования в направлении убывающей крупности зерен через слой

загрузки большой толщины.

Благодаря применению в контактных осветлителях загрузки с большой толщиной

слоя (2 м), одновременно увеличивается продолжительность защитного действия,

т.е. продолжительность работы осветлителя до момента ухудшения качества

фильтрата.

Как показали исследования, процесс коагуляции при контакте с поверхностью

зерен фильтрующей среды идет с большой полнотой и во много раз быстрее, чем

при обычной коагуляции в объеме. Доза коагулянта необходима для эффективного

хлопьеобразования в свободном объеме и для осаждения. Для быстрого завершения

процесса контактной коагуляции необходимо и достаточно ввести в воду такую

дозу коагулянта, при которой частицы примесей теряют свою устойчивость в

отношении прилипания к поверхности. Также дозы, как правило, необходимы для

того, чтобы обеспечить быстрое хлопьеобразование в свободном объеме с

получением тяжелых, хорошо осаждающихся хлопьев.

Кроме того, при контактной коагуляции на процесс почти не влияет температура

воды и её щелочность.

Принятая технологическая схема обработки воды приведена на рис. 2.1.

2

4

3

1

1. Входная камера.

2. Смеситель.

3. Контактный осветлитель.

4. Резервуар чистой воды.

Рисунок 3.1 - Технологическая схема

Вода из реки насосами насосной станции I-го подъема подается с начала во

входную камеру. Здесь из воды осаждается песок, выделяется воздух и на сетках

задерживаются крупные примеси. Из входной камеры вода поступает в смеситель,

где смешивается с коагулянтом. Из смесителя вода подается на контактные

осветлители. Осветленная вода собирается в один общий трубопровод и отводится

в резервуар чистой воды, оттуда поступает в городскую сеть.

Высотная схема очистных сооружений приведена на рис. 2.2.

4.00

6.80

2

2.90 0.50

							5

1

6

1. Н.С. I-го подъема; 4. Контактный

осветлитель;

2. Входная камера; 5. Резервуар

чистой воды;

3. Смеситель; 6. Н.С. II-го

подъема.

Рисунок 3.2 - Высотная схема очистных сооружений.

Насосная станция подает воду во входную камеру. Уровень воды в камере на 5,2-

3,0 м выше крышки переливных желобов, на уровне которых находится вода в

осветлителях. Этот перепад обеспечивает необходимый напор для работы

контактных осветлителей. Он складывается из потерь напора в системе, в

подводящих к осветлителям трубопроводах и предельной потери напора в загрузке

осветлителя.

Из входной камеры вода поступает в смеситель. В смесителе вода не должна

обогащаться воздухом, поэтому выбран дырчатый смеситель с затопляемыми

отверстиями.

После контактных осветлителей вода направляется в резервуар чистой воды.

Наивысший уровень воды в резервуаре должен быть ниже отметки дна переливных

желобов осветлителей только на величину потерь напора в отводящих осветленную

воду коммуникациях. Т.о. резервуар чистой воды на станциях с контактными

осветлителями всегда находится выше, чем на станциях с обычными спорными

фильтрами.

3.2 Технологический расчет основных сооружений станции очистки воды.

3.2.1 Определение производительности очистных сооружений.

Водоочистная станция рассчитывается на равномерную работу в течение суток.

Производительность очистной станции Qос, м3/сут,

составляет:

(3.1)

где - коэффициент для учета расхода воды на собственные нужды, ;

Qmax сут – расход воды для суток максимального водопотребления, м3/сут;

Qдоп – дополнительный расход воды, м3/сут.

(3.2)

здесь tпож – расчетная продолжительность напора, час;

- число одновременных пожаров, соответственно в населенном пункте и на

промышленном предприятии;

,

- расход воды на t пожара соответственно в населенном пункте и на

промышленном предприятии, л/с;

Tпож – время восстановления пожарного запаса, час.

4 – расход воды на внутренние пожарные краны. Расчетная

производительность станции очистки воды равно:

5

или

3.2.2 Устройство для приготовления и дозирования коагулянта.

В состав устройств для приготовления и дозирования коагулянта входят: баки

для приготовления раствора коагулянта – растворный бак, число которых

применяется не менее двух; баки расходные, откуда раствор коагулянта

поступает в дозатор, они располагаются рядом с растворными баками, при этом

на один растворный бак желательно иметь по два расходных бака; две

воздуходувки, подающие сжатый воздух для перемешивания раствора реагентов.

При использовании пускового коагулянта, баки оборудуются деревянными смежными

колосниковыми решётками с прозорами размером 10 – 15 мм. Назначение этих

решёток, поддерживать пусковой коагулянт по некоторой высоте от дна бака. Под

решёткой размещается резиновая или винипластовая трубка с отверстиями через

которые подаётся сжатый воздух для ускорения растворения реагента.

Продолжительность полного цикла приготовления раствора коагулянта ( загрузка,

растворение, отстаивание, перекачка, очистка) при температуре воды 10º С

составляет 10 – 12 часов. При использовании воды с температурой 40º С

продолжительность цикла сокращается до 6 8 часов.

В нижней части бака рекомендуется устанавливать стенки с учётом наклона 45º

- 50º к горизонту. Внутренняя поверхность растворных и расходных баков

должна быть защищена от коррозирующего действия раствора коагулянта при помощи

кислотостойких материалов. Приготовленный в растворном баке раствор коагулянта

с концентрацией 10 – 17% самотёком перепускается в расходные баки, где

разбавляется до концентрации 4 – 10%.

Раствор коагулянта дозируется в обрабатываемую воду при помощи дозатора. Ввод

раствора реагента производится в суженый участок напорного водовода, подающий

воду на очистные сооружения.

Расчётную дозу коагулянта принимаем по СНиПу исходя из содержания взвешенных

веществ в воде. Она равна 25 – 35 мг/л. Проверим достаточна ли эта доза для

устранения цветности воды, Дк, мг/л:

(3.3)

Применяем дозу коагулянта

, Дк 30 мг/л, считая на технический продукт с содержанием чистого

33,5% .

Определяем ёмкость растворного бака Wp, м3, по формуле:

(3.4)

Qч – расход воды в м3/час =2196 м3/час;

Вр – концентрация раствора коагулянта, в растворном баке = 10%

γ – объемный вес раствора коагулянта в т/м3 = 1 т/м3;

H – время полного цикла приготовления раствора коагулянта = 12 ч;

Дк – доза коагулянта = 30 мг/л.

м3.

Принимаем три растворных бака, емкостью по 3 м3 каждый с размерами

1,81,6

1,05=[3,02 м3].

Емкость расходных баков Wрас, м3, определяем по формуле:

м3 (3.5)

Принимаем 2 расходных бака емкостью по 10 м3 каждый с размерами 1,8

41,4=10,08 м3

. для интенсификации процессов растворения коагулянта и перемешивания раствора в

расходных и растворных баках предусматривается подача сжатого воздуха.

Интенсивность которого принимается: для растворения коагулянта 8 – 10 л/с, для

его перемешивания при разбавлении до нужной концентрации в расходных баках 3 –

5 л/с на 1 м2.

Расчетный расход воздуха определяется как произведение площадей баков в плане

на величину интенсивности подачи воздуха. Для растворных баков:

л/с.

для расходных баков:

л/с;

общий потребляемый расход воздуха составит:

л/с или 1,31 м3/мин.

В установке принимаем 3 воздуходувки (2 рабочие 1 резервный) марки ВК-12

производительностью 10 м3/мин. скорость движения воздуха 15 м/с.

Кроме магистрального воздуходувка диаметром d=80 мм устанавливается

отведенным диаметром 50 мм, система стояков и горизонтальных

распределительных дверчатных стояков диаметрами по 38 мм располагаемых на

расстояниях 500 мм под решетками растворных баков и на дну растворных баков.

Для загрузки растворных баков применяют вагонетку грузоподъемностью до 1 т и

для удаления шланга из растворных баков – вагонетку без кузова оборудованную

бадьей грузоподъемностью 0,5 т. в здании реагентного хозяйства

предусматривается установка темзфера грузоподъемностью 1 т.

Склад реагентов устанавливают вблизи приготовления реагентов. Они вмещают

примерно 30-ти суточный запас для периода максимального применения. С учетом

местных условий вместимость склада не менее 15-ит суточного запаса.

Площадь склада коагулянта F, м2,

(3.6)

где Qoc – производительность станции =52704 м3/сут;

D – доза коагулянта =30 г/м3;

T – продолжительность хранения реагента =30 сут;

α – коэффициент для учета дополнительной площади проходов на складе =1,15;

Pc – содержание Al2(SO4)3 в товарном продукте =33,5%;

Go – объемный вес реагента =1,1 т/м3;

h – допустимая высота слоя реагента =2 м.

м2.

3.2.3 Расчет входной камеры.

Устройство входной камеры необходимо для того, чтобы исключить попадание в

распределительную систему и зернистую загрузку контактного осветлителя

водорослей и крупной взвеси.

При расчетной производительности контактных осветлителей Qос

=52704м3/сут. Объем входной камеры Wвх.к, м3

составит:

, (3.7)

где t - продолжительность пребывания воды во входной камере =6 мин.

м3.

Принимаем 4 входных камеры с размерами каждой 662,5 м.

В камерах устанавливаются вертикальные сетки с отверстиями 2-4 мм. При скорости

прохода воды через сетки Vс=0,2 м/с рабочая площадь F

c, м2 сеток будет:

м2 (3.8)

Входная камера оборудуется устройствами для промывки сеток, спускной и

переливной трубами. Нижняя часть камеры имеет наклонные сетки под углом

50˚ к горизонту. Высота конической части hкон, м,

камеры:

м, (3.9)

м.

Полная высота камеры:

м.

3.2.4 Расчет дырчатого смесителя.

Смесители служат для равномерного распределения реагентов в массе

обрабатываемой воды, что способствует более благоприятному протеканию

последующих реакций. В смесителе вода не должна обогащаться воздухом, поэтому

выбираем дырчатый смеситель с затопленными отверстиями.

Количество отверстий в каждой перегородке n, равно:

(3.10)

где Vo – скорость в отверстиях перегородок =1 м/с;

do – диаметр отверстия =0,06 м.

При толщине стенки б=0,06м, μ=0,75. Тогда потери напора в

отверстиях Σh, м:

, (3.11)

м

где, m – количество перегородок =3.

Перепад уровня воды:

м.

Принимаем высота слоя воды в конце смесителя H=0,65 м, высота слоя воды

перед перегородками будет:

Перед первой – 0,65+0,09=0,74м;

Перед второй – 0,74+0,09=0,83м;

Перед третьей = 0,83+0,09=0,92м.

Площадь отверстия fo м2, приходящихся на каждую перегородку, будет:

м2, (3.12)

тогда:

м2.

Максимально необходимая площадь fн перегородок:

м2 (3.13)

Высота первой перегородки с учетом затопления верхнего ряда отверстий (0,1 –

0,15 м):

м.

Поэтому ширина смесителя должна быть :

м.

Расстояние между перегородками по длине дырчатого смесителя принимаются

равным ширине смесителя, т.е. 1,2 м.

3.2.5 Расчет контактного осветлителя.

Контактный осветлитель представляет собой железобетонный резервуар,

заполняемый сверху слоем песка с крупностью зерен 0,5-2 мм и толщина слоя 2м,

а снизу – гравий: с крупностью зерен 2-4 мм и толщиной слоя 50 мм; с

крупностью зерен 4-8 мм с толщиной слоя 100 мм; с крупностью зерен 8-16 мм и

толщиной слоя 100 мм. Верхняя граница нижнего слоя гравия крупностью 16-32 мм

должна быть на 100 мм выше отверстия распределительной системы.

Осветленная вода проходит через слои загрузки снизу вверх в направлении

убывающей крупности зерен. Загрязнения задерживаются как в крупнозернистых

слоях так и в песчаной загрузке.

Необходимая площадь контактных осветлителей F м2, определяется по формуле:

, (3.14)

где T – продолжительность работы станции в течение суток = 24 ч;

n – количество промывок каждого фильтра за сутки = 3;

ω – интенсивность промывки = 0,5 л/с·м2;

t1 – продолжительность промывки осветлителя = 8 мин;

Vрн – скорость фильтрования при нормальном режиме = 5 м/час;

t2 – время простоя осветлителя в связи с промывкой =10 мин;

t3 – продолжительность сброса первого фильтра = 10 мин.

м2.

Количество контактных осветлителей шт.

Применяем 20 контактных осветлителей.

Площадь одного осветлителя:

м2.

Так как fко>40 м2 принимаем контактные

осветлители с центральным сборным каналом разъединяющим его на 2 отделения.

Размер каждого отделения принимаем 4

6 м, таким образом площадь отделения 4

6=24 м2. с учетом дальнейшего развития и предусмотрением запаса

построим 20 контактных осветлителей в здании. Проверяем скорость потока воды:

м/час, (3.15)

N1 – количество контактных осветлителей, находящихся в ремонте.

Таким образом скорость при форсированном реглиме принимаем равную 6 м/час.

Расход промывной воды, приходящейся на один контактных осветлитель qпр

л/с, составит:

л/с=0,714м3/с. (3.16)

При наличии двух отделений на каждый коллектор распределительной системы

контактного осветлителя приходится расход промывной воды:

м3/сек.

Принимая скорость движения воды при промывке не более 0,8-1,2 м/с, находим

диаметр коллектора каждого отделения dкол=600 мм, отвечающий

скорости движения воды Vкол=1,2 м/с. Длина одного

ответвления каждого отделения контактного осветлителя lосв

м, составит:

м (3.17)

Так как шаг оси ответвлений должен быть l=0,25/0,35 м, то количество

ответвлений в каждом отделении будет:

шт.

Расход промывной воды qотв л/с, приходящейся на одно ответвление:

л/с (3.18)

Допустимая скорость в трубопроводах распределительной системы должна быть не

более 0,8 – 2 м/с. Следовательно диаметр ответвления составит: d

отв=80 мм, что отвечает скорости движения воды V=1,95 м/с. диаметр

отверстий в ответвлениях принимаем dо-10 мм, а отношение

α, площади всех отверстий расширительной системы к площади осветлителя

принимаем равным 0,2%. Тогда количество отверстий на каждом ответвлении n

будет равно:

(3.19)

расстояние между осями отверстий при размещении их в один ряд:

мм (рекомендуется в пределах 80-120 мм).

При расходе промывной воды на один контактный осветлитель qпр=0,714 м

3/с и количество желобов nж=6 (по три на каждое отделение)

расход воды приходящейся на один желоб будет:

м/с.

Расстояние между осями желобов:

м.

Ширина желоба с треугольным основанием B м, рассчитываем по формуле:

м, (3.20)

где b=0,57+a=1,57+1,5=3,07

Высота желоба h=1.25·B=0,46·1,25=0,58 м, а с учетом толщины стенки

hж=0,58+0,08=0,66 м.

Скорость движения воды желоба 0,57 – 0,6 м/с.

Высота крышки желоба над поверхностью контактного осветлителя Δh

жм, определяем по формуле:

(3.21)

где H – высота фильтрующего слоя = 2м;

e – отношение расширения фильтрующей загрузки = 25%

.

Промывная вода из желоба двух отделений контактного осветлителя свободно

изливается в центральный сборный канал, оттуда отводиться в сток.

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах его поперечного

сечения:

fкан=1,02·0,7=0,714 м2 и fпр=fкан составит Vкан=1 м/с.

Определение потерь напора при промывке контактных осветлителей.

Потери напора слагаются из следующих величин:

а) потери напора в отверстиях труб расширительной системы hрс м,

, (3.22)

где kп – отношение сумм площадей всех отверстий

расширительной системы к площади поперечного сечения напора;

kп=0,073/0,298=0,25

Vк – скорость в начале расширительного канала = 1 м/с;

Vбо = скорость в начале бокового отверстия = 0,95 м/с.

м

б) потери напора в фильтрующем слое высотой 2 м, hфс м,

которое можно определить:

, (3.23)

где a и b – коэффициенты соответствия для песка крупностью

0,8-2,0 мм 0,85 и 0,004;

ω – интенсивность промывки = 15 л/с.

м;

в) потерь напора в гравийных слоях:

м;

г) потерь напора в подающем промывную воду трубопроводе hтр

м, определяется по формуле:

, (3.24)

где hl – потери напора по длине определяются по [24] в

зависимости от расчетного расхода qпр=357 м/с, при d

=400 мм, i=0,0267 и при общей длине трубопровода l=115 мм, h

l=0.0267·115=3.07 м;

hм – потери напора на местные сопротивления:

, (3.25)

три колена ξк =0,185, два тройника ξт

=0,22, четыре задвижки ξз =0,3

м.

Тогда hпр =3,07+0,01=3,08 м.

Полная величина потери напора при промывке:

м. (3.26)

Напор, который должен развивать насос при промывке осветлителя H м, определяем:

(3.27)

где Hг – геометрическая высота подъема воды принимаем

предварительно равной 6,5 м:

H=6,5+7,05=13,55 м.

Подбор насосов при промывке фильтра.

Для подачи промывной воды в количестве 357 л/с или 1285 м3/ч принят

насос марки Д 3200-33 с производительностью 375 л/с или 1350 м3/ч и

напором 16 м с мощностью электродвигателя 45 кВт и частотой вращения 750

об/мин. КПД насоса 82%, диаметр рабочего колеса 460 мм. Один насос рабочий, а

другой резервный.

3.2.6 Расчет резервуара чистой воды.

Общий объем РЧВ должен включать регулирующий (Wр),

неприкосновенный, противопожарный объем воды (Wпож) и объем

воды на промывку контактных осветлителей (Wпр). Кроме того

следует предусматривать объем воды, необходимый для контакта её с хлором,

продолжительностью не менее 1 час.

Для определения объема регулирующий РЧВ построим график по заданному

коэффициенту часовой неравномерности k=1,35. Регулирующая емкость РЧВ в

процентах от полезного расхода очистных сооружений будет равно площади CEFK

или равной ей сумме площадей ABCD и KLOM.

Wр=(5,4-4,17)/16=19,68%.

При полезном расходе Qпож=50000 мг/сут, регулирующая емкость:

м3

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7