Реферат: Качество воды

Т = 24 ч

tпр – продолжительность в ч продувки одного осветлителя (включая время на подготовку продувки) ;

n – число продувок одного осветлителя в течение суток ;

Кn – коэффициент, определяющий степень снижения выдачи воды продуваемым осветлителем; расчетное значение Кn следует принимать равным единице. Это условие означает, что расчетный продувочный расход Qпр будет равен расчетной подаче на осветлитель и при продувке уровень воды не станет ниже расчетного.

Расчетная продолжительность в часах самой продувки определяется по формуле.

               ( 3.3.8 )

где 

К пр – коэффициент разжижения осадка при его сбросе;

равен 1,2 ;

qпр – продувочный расход в м3/ч ; при Rн = 1 Qпр = Q0 ( расчетной производительности осветлителя ).

                  Необходимая наименьшая глубина в зависимости от типа осветлителя приближенно может быть определена по формулам:

Н мин = 1,9А > 0,6А + 3 м,          (3.3.9 )

где

     А – расчетный линейный параметр при определении глубины: ширина полосы зоны осветления, обслуживаемой одной распределительной трубой и двумя сборными трубами (или желобами ) или  кольцевым желобом.

Наибольшее значение параметра А – диаметр, радиус или сторона осветлителя, ширина прямоугольной или кольцевой полосы – должно составить (из условия обеспечения равномерного отбора воды ) 3 – 3,5 м, а  фактическая величина определяется в результате расчета размеров зоны осветления.

              Если в соответствии с высотной схемой можно применить несколько типов, то решающим фактором в выборе одного из них будет величина потребной для их размещения площади, которую можно вписать в стандартную сетку размеров промышленных зданий. Окончательный выбор типа осветлителя в этом случае определяет наименьшее значение необходимой производственной площади.

              Для предварительной ориентировки в выборе типа осветлителя может быть использована таблица, в которой приведены приближенные размеры осветлителей в зависимости от общей производительности установки ( в расчетах были приняты : vз.о = 1 мм / сек ;  Кр = 0,8 ; Мо = 500 мг / л ; tу = 4 ч ;

                                                                                       Таблица 3.3.4

Вспомогательная таблица к выбору типа осветлителя

где : N – число осветлителей

F1 – площадь одного осветлителя

А – расчетный линейный параметр

В – длина или диаметр осветлителя

С – ширина по верху зоны отделения осадка

3.4 Расчет осветлителей для проектируемой станции водоочистки

            Предположим, что проектируемые осветлители должны выдавать осветленную воду с m = 10 мг / л на группу фильтров, работающих в режиме, который допускает изменение скорости фильтрования при отключении одного из фильтров на промывку или ремонт. Расчетная подача воды на фильтры Qо = 12 000 м3 / сутки (летний период ). Зимний расход на объекте водопотребления Qз = 10 000 м3 / сутки.

            Расчетные показатели, характеризующие качества исходной воды для летнего периода: М = 300 мг / л, Ц = 40 град; для зимнего периода: сернокислого неочищенного алюминия – 60 мг / л  в расчете на безводный продукт; извести – 45 мг / л в расчете на СаО.

                  В соответствии с высотной схемой полная глубина осветлителей не должна превышать 4,5 м. Размеры помещения, в котором разместятся осветлители вместе с фильтрами, должны быть не более 24 60 м. Число фильтров – 7, их ширина ( в осях ) – 5,5 м , общая длина – 34 м.

                 Расчетные расходы. Прикидочные расчеты по формулам 3.3.1 и 3.3.2 при расчетных значениях vз.о = 1 мм / сек, Kр = 0,75, vз.о = 0,8 мм / сек, Кр = 0,8, принятых по таблице 3.3.1 позволили установить, что для расчета зон осветления исходным должен быть зимний расход, который с учетом собственных потребностей фильтров в этот период, оцениваемых в 5%, равен Qф’ =  10000 м3 / сутки.

                  Исходным расходом для расчета осадкоуплотнителя и всех элементов осветлителя является наибольший (летний ) расход Qф = 10 500 м3 / сутки.

                      Расчетные расходы ( пока приближенно ) определяют по формулам 3.3.7 при tпр = 0,3 ч и n = 4 ( с последующей проверкой при полученном на основании дальнейших расчетов t пр ).

                      Расчетный расход для зон осветления

                 Расчетный расход для осадкоуплотнителей

Q0ЗУ= 1,05 ∙12000=12600 м3/сутки

                     Определим далее: число, тип и основные размеры осветителей. Из таблицы 3.3.4 (справочник : Проектирование водопроводных очистных сооружений. Автор Н.Б Серебряков, М : стройиздат 1984 г ) следует что при расчетном расходе около 10 000 м3 / сут и при использовании осветлителей с поддоными осадкоуплотнителями необходимая глубина осветлителей составит около 8 м при допустимой по высотной схеме не более 4,5. Поэтому на станции должны быть применены осветлители с центральным осадкоуплотнителем типа (рис. 3.3.1 – 3.3.2).

                    Общая площадь зон осветления определяется по формулам 3.3.1 и 3.3.2 при значениях Кр и vз.о , принимаемых по таблице 3.3.1 для содержания взвеси до 100 мг /л в зимний период : vз.о = 0,8 мм / сек, Кр = 0,75.

Fз.о =  = 114 м3

Общая площадь зон отделения осадка по расходу Qоз.у = 10590 м3 / сутки определяется по формуле при значениях vз.о = 1 мм / сек, Кр = 0,7 , принимаемых  для Мо = 100 – 400 мг / л .

Полная площадь           F = 114 + 50 = 164 м2

           Число осветлителей должно быть не менее четырёх.

Тогда площадь одного осветлителя

F1 = 164 / 4 = 40 м2

           При F1 = 40м2 основные размеры равны : диаметр осветлителя 8 м, центрального осадкоуплотнителя Dз.отд = 5м, А = 1,5м, Нмин = 3,9м. При однорядном расположении осветлителей параллельно фильтрам необходимая длина зала для их размещения не будет превышать 60м, а требуемый стандартный пролет здания – 24 м;

           Необходимая длина зала для размещения осветлителей и фильтров может быть ограничена стандартной величиной 54 или 60м.

Из сравнения ясно определилась техническая возможность и экономическая целесообразность применения на станции осветлителей V типа.

           Высотные размеры осветлителя в м принимаются по рекомендациям СниП, изложенными выше :

глубина зоны осветления – 1,5

расстояние от нижней границы зоны осветления до сечения, где вертикальные стенки переходят в наклонные – 1,5

глубина сужающей части при значении α1 = 50

полная глубина – 4,1

( проверка по формуле Н >1,9 ∙ 1,85 = 3,5м )

высота бортов – 0,5

                   Наибольшая концентрация взвеси в воде, поступающей на осветлитель, определяется по формуле

Мо = М + КкДк + 0,25ц + Миз

где М – расчетное содержание взвешенных веществ в исходной воде

Дк –расчетная доза коагулянта по безводному продукту мг/л

Кк – переводной коэффициент : для Аl2(S04)3 он равен 0,55, для FеСl3 и FеSO4 – 0,8

Ц – расчетная цветность исходной воды в град

Миз – колличество нерастворимых веществ. вводимых с Са(ОН)2 – мг/л

Тогда Мо = 300 + 1 60 + 0,25 20 + 45 = 410 мг/л

                 Принимая расчетное время уплотнения осадка tу = 6ч, а среднюю концентрацию осадка при 6 часовом уплотнении δср = 27000 мг/л определяем необходимый обьем осадкоуплотнителя по формуле

           Объем осадкоуплотнителя, полученный конструктивно, значительно больше необходимого по расчету, что дает возможность в процессе эксплуатации осветлителей увеличить в случае необходимости межпродувочной период.

                  Расчетное время продувки осадкоуплотнителя определяется по формуле 3.3.8     

Добавляя время на подготовку продувки и ввод осветлителя в работу после продувки, принимаем tпр = 0,3ч.

Глава 4. Осветление воды фильтрованием.

4.1 Основные положения процесса фильтрования.

Полное или частичное удаление из воды взвешенных веществ фильтрованием осуществляется в открытых или напорных фильтрах, состоящих из корпуса, фильтрующего слоя, дренажной или распределительной системы, системы подачи на фильтр осветляемой воды и отвода промывной воды. Дренажная система обычно служит также для распределения по площади фильтра промывной воды.

Интенсивность процесса фильтрования характеризуется скоростью фильтрования, представляющей собой частное от деления расходы фильтруемой воды на площадь фильтрующего слоя. Скорость фильтрования выражают в м/ч, т.е. количеством воды в м3, фильтруемой через 1 м3 площади фильтрующего слоя в течение 1 ч.

Фильтрование воды через фильтрующий слой происходит под действием разности давлений на выходе в фильтр и на выходе из него. Разность давлений для открытого фильтра равна разности отметок поверхности воды в фильтре и пьезометрического напора в трубе, отводящей фильтрат.

Разность давлений воды до и после фильтрующего слоя называется потерей напора в фильтрующем слое. Потеря напора в начальный момент работы фильтра, называемая начальной потерей напора, равна потере напора при фильтровании чистой, не содержащей взвешенных веществ воды, через чистый фильтрующий слой. Начальная потеря напора в фильтрующем слое зависит от скорости фильтрования воды, ее вязкости, размера и формы пор фильтрующего слоя, его толщины.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными веществами потеря напора возрастает до некоторой величины, характеризующей сопротивление предельно загрязненного фильтрующего слоя.

Фильтрующий слой может состоять из не связанных друг с другом зерен фильтрующего материала либо представлять собой жесткий каркас в виде сетки, ткани или пористой керамики.

По достижении предельной потери напора или при ухудшении качества фильтрата фильтрующий слой нужно очистить от задержанных им загрязнений промывкой или другим способом.

По характеру фильтрующего слоя фильтры разделяются на:

1.   Зернистые, в которых фильтрующий слой состоит из зерен песка, дробленого кварца, антрацита, мрамора, магнетита и др.;

2.   Сетчатые, в которых фильтрующим слоем служит сетка с отверстиями, достаточно малыми для задержания из воды взвеси;

3.   Тканевые, в которых фильтрующим слоем служит ткань (хлопчатобумажная, льняная, сукно, капроновая или стеклоткань);

4.   Намывные, в которых фильтрующий слой образуется из вводимых в воду фильтрующих порошков, откладывающихся в виде тонкого слоя на каркасе фильтра; в качестве фильтрующих порошков применяют диатомит, древесную муку, асбестовую крошку и др., а каркасом могут служить пористая керамика, металлическая сетка, синтетическая ткань.

Наиболее широкое распространение в промышленном и коммунальном водоснабжении получили зернистые фильтры. Сетчатые фильтры применяют главным образом для грубой очистки воды, микросетчатые – для удаления из воды планктона.

Тканевые фильтры находят применение в полевом водоснабжении; намывные – при очистке маломутных вод для небольших предприятий или поселков и для очистки воды плавательных бассейнов.

Зернистые фильтры по скорости фильтрования разделяют на медленные (скорость фильтрования менее 0,5 м/ч), скорые (скорость фильтрования 2-15 м/ч) и сверхскоростные (скорость фильтрования более 25 м/ч).

Скорые фильтры могут быть напорными и открытыми. Медленные фильтры выполняют открытыми, сверхскоростные фильтры – напорными.

По крупности зерен фильтрующего слоя зернистые фильтры разделяют на мелкозернистые (медленные фильтры) с размером зерен верхнего слоя песка менее 0,4мм, среднезернистые (размер зерен верхнего слоя песка 0,4-0,8мм) и крупнозернистые (размер зерен верхнего слоя песка более 0,8мм), обычно применяемые для частичного осветления воды.

Фильтрующий слой скорых фильтров может состоять из однородной по размеру и удельному весу зерен загрузки (обычные скорые фильтры) и неоднородной загрузки (например, двухслойные фильтры, в которых нижний слой – кварцевый песок, а верхний слой – дробленный антрацит).

В медленных фильтрах фильтруемая вода обычно движется через фильтрующий слой сверху вниз. В скорых фильтрах направление движения фильтруемой воды через фильтрующий слой может быть различным. В обычных и двухслойных фильтрах фильтруемая вода движется сверху вниз; в контактных осветителях – снизу вверх; в двухпоточных фильтрах АКХ – снизу вверх и сверху вниз. В последних фильтрах отводится из фильтра через дренажную систему, расположенную в фильтрующем слое.

По мере загрязнения фильтрующего слоя задерживаемыми из воды взвешенными веществами потеря напора в нем будет возрастать, а скорость фильтрования при неизменном напоре – снижаться.

Фильтры могут работать с переменной скоростью фильтрования (большей в начале цикла и меньшей в конце) или с постоянной скоростью фильтрования. Постоянство скорости фильтрования обеспечивается специальными устройствами – регуляторами скорости фильтрования.

Через некоторый период времени от начала работы фильтра потеря напора в фильтрующем слое увеличится настолько, что скорость фильтрования станет ниже расчетной и производительность фильтра снизится.

Для восстановления пропускной способности фильтра его фильтрующий слой должен быть очищен от задержанных из воды загрязнений. В медленных фильтрах это достигается обычно удалением верхнего слоя загрязненного песка с последующей его промывкой; в скорых фильтрах промывка фильтрующего слоя производится непосредственно в самих фильтрах.

Продолжительность работы фильтра между чистками или промывками (включая время на промывку) называется продолжительностью фильтроцикла. Она зависит от характера и количества содержащихся в воде взвешенных веществ, от скорости фильтрования, крупности и пористости фильтрующей загрузки. В скорых фильтрах для промывки фильтрующего слоя через него пропускают осветленную воду снизу вверх с интенсивностью, достаточно для взвешивания фильтрующей загрузки в восходящем потоке промывной воды.

4.2 Фильтрующие материалы для зернистых фильтров.

В качестве фильтрующих материалов для зернистых фильтров в настоящее время применяют кварцевый речной или карьерный песок, дробленые кварц и антрацит, мрамор, магнетит, керамическую крошку, керамзит.

Крупность зерен фильтрующего материала и их однородность характеризуются данными ситового анализа, который позволяет определить следующие показатели:

1.    10% диаметр (d10) фильтрующего материала, т.е. диаметр шара, равновеликого зерну фильтрующего материала, мельче которого в данном материале имеется 10% зерен по весу;

2.   50% диаметр (d50), т.е. диаметр шара, равновеликого зерну фильтрующего материала мельче которого имеется 50% зерен по весу (dср);

3.   коэффициент неоднородности зерен фильтрующего материала, равный отношению 80% диаметра фильтрующего материала к 10% диаметру.

Ситовой анализ фильтрующего материала заключается в рассеве высушенного образца средней пробы на калиброванных ситах и определении процента материала, оставшегося на каждом сите.

Для загрузки фильтров должны применяться по возможности хорошо промытые однородные пески с коэффициентом неоднородности во всех случаях не более 2,2 (желательно не более 1,75).

Антрацитовую крошку для загрузки фильтров изготовляют из антрацита марок АП, АК и АС-мытое. Антрацит должен иметь удельный вес в пределах 1,6-1,7, насыпной вес 0,7-0,9т/м3 и при дроблении превращаться в зерна кубической или близкой к шару формы. Антрацит слоистого строения для загрузки в фильтры непригоден. Зольность антрацита должна быть не выше 5%, а содержание серы в нем должно быть не более 3%.

4.3 Поддерживающие слои.

Поддерживающие слои размещают между фильтрующим слоем и дренажем фильтра. Назначение поддерживающих слоев заключается в предотвращении выноса фильтрующего материала из фильтра вместе с фильтратом. Кроме того, поддерживающие слои служат для улучшения распределения промывной воды по площади фильтрата.

Гравий или щебень, используемые в качестве поддерживающих слоев, должны быть устойчивы против измельчения и истирания, химические стойки, не должны содержать больше 10% частиц известняка.

Поддерживающие слои должны состоять по возможности из однородных частиц. В каждом слое размер наиболее крупных зерен не должен более чем в 2 раза превышать размер самых мелких зерен этого же слоя (например, 2-4, 4-8, 8-16, 16-32мм).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7