Водоснабжение

л/c

Диаметр коллектора распределительной системы определяем по скорости входа промывной воды, d_кол = 600 мм., что при расходе 360 л/с соответствует скорости V_кол = 1.13 м/с.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределитель­ной системы при расстояниях между ними m = 0,27 м и наружным диаметре коллектора равным 630 мм, составит:

f_отв= ((6-0,3) / 2) * 0,27 = 0,72 м²

Расход промывной воды поступающей через одно ответвление равен:

q_отв = f_отв *w = 0,72* 12 = 8,7 л/с.

Принимаем трубы ответвлений d_отв = 80 мм, тогда, скорость входа воды в ответвление будет V= 1,14 м/с, что не превышает рекомендованной скорости.

В нижней части ответвлений под углом 60° к вертикали, предусматриваются отверстия диаметром 10 – 12 мм.

Отношение площади всех отверстий в ответвлениях распределительной системы (Sf₀) к площади фильтра (F) принимаем равным 0,25 – 0,3%.

Определение суммарной площади отверстий

Sf₀ = 0.25*30 / 100 = 0,075 м² = 750 см²,

При диаметре отверстий -- б₀ = 14 мм, площадь отверстия -- f₀ = 1,54 см., следовательно общее количество отверстий в распределительной системе каждого фильтра n₀ = Sf₀ / f₀ = 750 / 1,54 = 487 штук.

Общее количество ответвлений на каждом фильтре при расст. между осями ответвлений = 0,27 м, составит: (5/0,27)*2 = 37 шт.

Количество отверстий приходящихся на каждое ответвление = 487 / 3 = 14 шт.

Длин каждого ответвления l_отв = (60-0,63) / 2 = 2,7 м.

Шаг отверстий на ответвлении: l_о = l_отв / 14 = 2,7 / 14 = 0,19 м.

Отверстия расплогаются в два ряда в шахматном порядке под углом = 60° к вертикальной оси трубы. Для удаления воздуха из трубопровода подающего воду на промывку фильтра, в повышенных местах распределительной системы предусматриваем установку стояков воздушников диаметром 75-150 мм, с автоматическим устройством для выпуска воздуха.

Расчёт устройств сбора и отвода воды при промывки фильтра.

Сбор и отвод загрязнённой воды при промывке скорых фильтров, осуществляется с помощью желобов, размещаемых над поверхностью фильтрующей загрузки. При расходе промывной воды на один фильтр q_пр = 360 л/с, и количестве желобов n = 3, расход воды приходящийся на один желоб, составит:

q_ж = 360 / 3 = 120 л/с = 0,12 м³/с.

Расст. между осями желобов равно: 6 / 3 = 2 м.

Определение ширины желоба:

В = К* = 0,45 м., где:

а -- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины равное 1,5;

К – коэфф. принимаемый равным 2,1 для желобов с треугольным основанием.

Определение высоты прямоугольной части желоба

h_пр = 0,75В = 0,75*0,45 = 0,34 м.

Полезная высота желоба (с учётом толщины стенки) равна:

h = 1,25В = 1,25*0,45 = 0,56 м

Конструктивная высота желоба с учётом толщины стенки

h_k = h+0,08 = 0,56+0,08 = 0,64 м.

По данным таблицы 40 (учебник "Очистка питьевой и технической воды"), размеры желоба будут равны: В = 0,45 м; h_k = 0,64 м; V = 0.65 м/с.

Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки, при Н = 0,7 и

l = 45%, Dh_ж = (0,7*45) + 0,3 = 0,62 м.,где l – относительное расширение фильтрующей загрузки (%).

Расчёт сборного канала.

Загрязнённая промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, откуда отводится в сток. Поскольку фильтр имеет площадь

равную 27,85 м², то он устроен с боковым сборным каналом, непосредственно примыкающем к стенке фильтра. При отводе промывной воды с фильтра, сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов, поэтому расст. от дна желоба до дна бокового сборного канала должно

быть не менее Н_кан = +0,2 = 0,7 м., где:

q_кан – расход воды в канале.

b_кан – минимально допустимая ширина канала принимаемая равной 0,7 м.

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах поперечного сечения f_кан = 0,7*0,7 = 0,49 м², составит:

V_кан = q_кан / f_кан = 0,375 / 0,49 = 0,77 м/с.

Определение потерь напора при промывке фильтра

Потери напора слагаются из следующих величин:

1. потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра

h_p.c.= = 4.75 м., где:

V_кол – скорость движения воды в коллекторе, м/с;

V_р.т – то же, в распределительных трубах, м/с;

a -- отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора = 0,25.

2. Потери напора в фильтрующем слое

h_ф = (а + в*w)*Н_ф = (0,76+0,017*14)*0,7 = 0,67 м., где, а , в – параметры песка с крупностью 0,5 –1 мм.

3. Потери напора в гравийных поддерживающих слоях

h_п.с. = 0,022*Н_п.с*w = 0,022*0,5*14 = 0,132 м.

4. Потери напора в трубопроводе подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы.

при q = 360 л/с; d = 600 мм; V = 1,21 м/с, гидравлический уклон i = 0,00293, при общей длине трубопровода равной 100 м.

h_п.т = i*l = 0,00293*100 = 0,29 м.

5. Потери напора на образование скорости во всасывающем и напорном трубопроводе.

h_ос = V²/ 2g = 2,84²/ 2*9,81 = 0,3 м.

Скорость в патрубках насоса d = 300 мм, составит 2,42 м/с. При двух одновременно действующих центробежных насосах 12НДС, каждый из которых подаёт 50% расхода промывной воды.

6. Потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре

h_м.с. = = (2*0,984+0,26+0,5+0,92)* = 0,23 м.

Коэффициенты местных сопротивлений:

• для колена = 0,984

• для задвижки = 0,26

• для входа во всасывающую трубу = 0,5

• для тройника = 0,92

Полная величина потерь напора при промывке скорого фильтра составит:

SH = 4,75+0,67+0,132+0,26+0,23 = 6,19 м.

Геометрическая высота подъёма воды от дна РЧВ до верхней кромки желобов над фильтром будет:

h_геом = 0,7+1,2+4,5 = 6,4 м., где:

0,7 м – высота кромки желоба над поверхностью фильтра ;

1,2 м – высота загрузки фильтра;

4,5 м – глубина воды в резервуаре;

Определение напора, который должен развивать насос при промывке фильтра

H = h_г+Sh+h_з.н = 6,4+6,43+1,5 = 14,33 м., где h_з.н – запас напора на первоначальное загрязнение фильтра.

Для подачи воды в количестве 360 л/с , принимаем один насос (для одного фильтра), марки Д2000-21(16НДн), с подачей 1980 м³/час, и напором 21м. Мощность двигателя – 160 кВт, частота вращения – 985 об/мин, КПД = 80%.

Кроме этого устанавливается один резервный насос.

Использование воды от промывки фильтров

В целях уменьшения расхода воды для собственных нужд станции, целесообразно устройство сооружений позволяющих повторно использовать сбросную воду после промывки фильтров. Принимаем повторное использование промывной воды фильтров с кратковременным задержанием её в аккумулирующих ёмкостях. Предварительно промывная вода пропускается через песколовку.

Определение расхода воды на одну промывку фильтра

q = f_ф*w*60*t₁ = 30*15*60*7 = 189 м³

В качестве аккумулирующей ёмкости принимаем два промывных бака ёмкостью по 190 м³ каждый.

Отношение Н/Д = 1/3; при Н = 3 м, и Д = 9 м ЮW_бака = 190 м

Определение числа промывок в сутки

S n_пр. = N_ф*n_пр = 7*2 = 14

Интервал времени между сбросами промывной воды:

Т = 2*14/24 = 1,16 часа или 1 час 10мин.

Полагая, что повторно используется 95% воды, а 5% теряется, определяем параметры насосной установки:

а). Насоса для перекачки осветлённой воды на фильтры:

Объём воды: Q = 189*0,95 =151,2 м³

Производительность насоса при перекачке в течении 0,33 часа:

q = Q₁ / t₁ = 151.2 / 0.33 = 458.18 м³/час.

Манометрический напор насоса: Нн = 6,8+6,7 = 13,5 м., где:

6,8 – разность отметок горизонта воды в фильтре, и дна аккумулирующей ёмкости.

6,7 – потери напора в трубопроводе от резервуаров до фильтров.

б). Насоса для перекачки шламовой воды из аккумулирующей ёмкости в канализацию.

Объём воды Q = 186*0,2 =37 м³

Производительность насоса при продолжительности перекачки осадка = 10 минут

q = Q₂ / t₂ = 37 / 0,17 = 2 м³/час

Длительность отдельных операций повторного использования

промывной воды

табл.17

№	Наименование операции	длительность операции ( мин)	время с на­чала про­мывки (мин)
1	Промывка фильтра (взрыхление)	7	7
2	Пробег сбросной воды от фильтра через песколовку в акумулир. ёмкость	10	17
3	Осветление залпа промывной воды в аккумулирующей ёмкости	50	67
4	Перекачка осветлённой воды на фильтр	30	97
5	Перекачка осевшего в резервуаре осадка в канализацию	15	112
6	Резерв времени	7	119

Песковое хозяйство

Кварцевый песок исп. в качестве загрузки фильтра, должен быть очищен от примесей и иметь определённый гранулометрический состав.

Объём песка загруженный в фильтр W_n = N_ф*f_ф*Н_з = 7*30*0,7 = 147 м³ где:

N_ф – количество фильтров

f_ф – площадь одного фильтра

Н_з – высота фильтрующего слоя.

Годовая потребность в дополнительном количестве песка (10% догрузка)

W_д = W_н*0,1 = 147*0,1 = 14,7 м³. Принимаем что в карьерном сырье содержится 55% песка пригодного для загрузки фильтра:

W_n = 147*100 / 55 = 267 м³

W_g = 14,7*100 / 55 = 26,7 м³

Принимаем асфальтированную песковую площадку с размерами в плане

30х15 м т.е. площадью 465 м^2..

Определение ёмкости РЧВ

V = W_рег+3W_макс+3W_пожарн+W_н.с.-3W_н.с.1

W_рег = 0

3W_макс = 1164,38+1325,58+1241,16 = 3731,09 м³

3W_пож. = (60*60*60*3) / 1000 = 648 м³

W_н.с. = 0,05*Q_сут = 0,05*24123 = 1206,15 м³

3W_нс.1 = 3018 м³

V = 3731,09+648+1206,15-3018 = 2568 м³.

Т.к. количество резервуаров должно быть не менее 2, то принимаем 2 резервуара по 1284 м³.

1 В.Ф. Кожинов. Очистка питьевой и технической воды.

2 В.Ф. Кожинов. Очистка питьевой и технической воды

1 В.Ф. Кожинов Очистка питьевой и технической воды.

68

Обработка промывных вод и осадка.

В технологии обработки промывных вод, и осадка предусматриваются резервуары-усреднители промывных вод, сгустители, накопители и площадки подсушивания осадка.

Резервуар-усреднитель промывных вод рассчитывается на 2 промывки фильтра.

Определение объёма резервуара-усреднителя

W_р = 1,25*W_пр = 1,25*378 = 473 м³

Согласно СНиП 2.04.02-84 (прил.9), принимаем два резервуара-усреднителя

ёмкостью 240 м³ каждый. Размеры резервуаров – 8х8х4 м.

В резервуар-усреднитель встроена небольшая песколовка для задержания песка, вымытого из фильтра при его промывке.

Сгустители с медленным механическим перемешиванием исп. для ускорения процесса уплотнения осадка.

Продолжительность цикла сгущения:

-- наполнение сгустителя – 0,5 часа;

-- сгущение – 10 часов(СНиП стр.119)

-- последовательная перекачка осветлённой воды и сгущённого осадка – 0,5 ч.

Итого: Т = 0,5+10+0,5 = 11 час.

Объём сгустителя:

W_с = 1,3*К_р.о*W_oc = 1.3*1.5*540 = 1053 м³, где:

К_р.о – коэфф. разбавления осадка (п.6.74 СНиП)

W_oc – объём осадочной части сооружения.

Принимаем два сгустителя диаметром 12 м, и рабочей глубиной = 4 м.

Накопители предусматриваются для обезвоживания и складирования осадка, с удалением осветлённой воды и воды выделившейся при его уплотнении. Расчётный период подачи осадка в накопитель, следует применять не менее 5 лет.

Определение объёма накопителя

W_нак = , где

Р – среднее значение влажности осадка.

Р_ос1 = 90%; Р_ос2 = 85%; Р_ос3 = 82%; Р_ос4 = 81%; Р_ос5 = 80%;

r -- плотность осадка пятилетнего уплотнения. (т/м³)

r₁ = 1,05; r₂ = 1,08; r₃ = 1,09; r₄ = 1,1; r₅ = 1,11.

W_нак =м³.

Число секций накопителя:

принимаем четыре секции работающие попеременно по годам, при этом напуск осадка предусматривается в одну секцию в течении года, с удалением осветлённой воды.

Расчёт годовых эксплуатационных затрат на станции водоподготовки.

Расчёт заключается в определении себестоимости очистки 1 м³ воды.

Себестоимость очистки равна:

S = C / Q_год , где:

С – годовые эксплуатационные расходы;

Q_год – годовой расход воды м³/год;

Q_год = Q_сут*Т_год*0,8 = 27540*365*0,8 = 8041,680 тыс. м³/год.

Определение годовых эксплуатационных расходов

С = С_р+С_э+С_з.п.+С_т.в.+С_т+С_т.р. где:

С_р – затраты на реагенты:

С_р = Q_сут*Д_р*Т_оч.*Ц_р*10^-6, (тыс.руб.), где:

Д_р – доза реагента (средняя мг/л);

Т_оч – количество дней необходимых для очистки в течении года;

Ц_р – стоимость реагентов ( руб./т), равную:

C _Al2(SO4)3 = 27540*30*365*50*10^-6 = 15,07815 тыс.руб.

С_ж.хлор = 27540*6*365*70*10^-6 = 4,2218 тыс.руб.

С_паа = 27540*1*365*150*10^-6 = 1,50781 тыс.руб.

Итого: С_р = 52773+14776+5277 = 20,80776 тыс.руб.

С_э – затраты на элекроэнергию:

С_э = N*Ц*Т (тыс.руб.), где:

N – мощность всех эл. двигателей, без учёта резервных,

N = 0,8 N_у = 987 кВт.

Ц – цена одного кВт/час = 0,18 руб.

Т_исп – время использования оборудования за год. ( 8760 час.)

С_э= 987*0,18* 8760 = 1,55630 тыс.руб.

С_з.п. – затраты на заработную плату производственных рабочих, с учётом премиальных. Исходя из производительности станции, по укрупнённым показателям принимаем 70 рабочих со средней ставкой 600 руб./месяц.

С_з.п. = 1,3*N*Ф_з*n, где:

N – число рабочих;

n – количество месяцев в году;

1,3 – коэфф. учитывающий размер премиального фонда;

Ф_з – месячная заработная плата одного рабочего.

С_з.п. = 1,3*70*600*12 = 655,2 тыс.руб.

С_т.в – затраты на техническую воду, расходуемую на промывки: (тыс.руб.)

С_т.в = Q*Ц_в где:

Q – годовой расход воды на промывку:

Q = q_пр*n_пр*t*N_ф*Т, = 32*2*6*7*365 = 981120 м3/год, где:

t – продолжительность промывки; (мин.)

n_пр – количество промывок в сутки;

N_ф – количество фильтров;

Т – количество дней в году;

q_пр – расход промывной воды (м³/мин.)

Ц_в – цена 1 м³ воды. (руб.)

С_т.в. = 981120*686 = 871,357 тыс.руб.

затраты на топливо, или тепловую энергию

С_т = Q_т*Ц_т*1,2 где:

Q_т – годовой расход тепла, = 573,4 Гкал/год;

Ц_т – тариф на одну Гкал, =83,25 руб;

1,2 – коэфф. учитывающий теплоснабжение ОС от котельной.

С_т = 573,4*83,25*1,2 = 57,28266 тыс.руб.

С_т.р. – затраты на текущий ремонт, размер которых принимаем в процентах от их стоимости.

для оборудования – 3,8 % (стоимость оборудования принимаем равной 216 тыс.руб)

для зданий и сооружений – 0,7%. (стоимость сооружений принимаем равной 1600 тыс.руб)

С_тр = С_об*0,038+С_с*0,007 = 216000*3,8+1600000*0,7 = 1940,80 тыс.руб.

Итого: С = 2080776+1556300+655200+871357+5728266+1940800 = 12832699 руб = 12,832699 тыс.руб.

Себестоимость очистки 1 м³ воды составит:

S = 8041680 / 12832699 = 0,626 руб

65