Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Выбор и расчет системы водоподготовки

Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности

Курсовой проект

по дисциплине:

«Проект по специальности»

Выполнила:

студентка 341 класса

Ткачивская А.С.

Проверила:

Федорова С.А.

Севастополь

2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………...……3

1. Анализ исходных данных, выбор схемы и состава сооружений водоподготовки…………………………………………………………………………..4

2. Расчет сооружений реагентного хозяйства…………………………………….6

2.1. Определение расчетной производительности станции водоподготовки…...……………………………………………………………………...6

2.2. Определение доз реагентов………………………………………………….6

2.2.1. Определение дозы коагулянта………………………………….…...7

2.2.2. Применение флокулянтов………………………………………….....8

2.2.3. Определение дозы подщелачивающего реагента…………………...9

2.2.4. Определение суточных расходов реагентов ………………………..9

2.3. Хранение, приготовление растворов и дозирование реагентов…………...11

2.3.1. Общие сведения……………………………………………………...11

2.3.2. Отделение приготовления коагулянта……………………………..12

2.3.3. Отделение приготовления щелочных реагентов………………......15

2.3.4. Отделение приготовления флокулянтов…………………………...16

2.3.5. Расчет и подбор оборудования цеха реагентов…………………....17

2.3.6. Приготовление извести….………………………………..………....19

2.3.7. Приготовление флокулянта………………………………………...19

2.3.8. Дозирование коагулянта в обрабатываемую воду………………...20

2.3.9. Подбор воздуходувов……………………………………………….20

3.Выбор основного оборудования …………………………………..……………..22

3.1. Смесители……………………………………………………………………..23

3.2. Проектирование и расчет осветлителей ………………………...………….24

4.Обеззараживание воды…………………………………………………..………32

5.Расчет коммуникационных трубопроводов и построение высотной схемы сооружений……………………………………………………………………………….33

5.1 Расчет коммуникационных трубопроводов…………………………………33

5.2.Построение высотной схемы сооружений ………………………………….34

8.Генеральный план станции водоподготовки и благоустройство территории………………………………………………………………………………..35

Заключение ………………………………………………………………………………37

Список используемой литературы……………………………………………………...39

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире с его высокоразвитыми технологиями все большее значение приобретает качество исходного сырья и сопутствующих технологическому процессу продуктов. Наиболее часто в производственных процессах используется вода. Поэтому на предприятиях различных отраслей промышленности стоит задача получить воду, соответствующую определенным требованиям.

Качество воды характеризует СанПин по следующим параметрам: общие физико-химические показатели качества воды, орагнолептические показатели, бактериологические и паразитологические показатели, радиологические показатели, показатели неорганических и органических примесей, а также ряд других параметров, часто употребляемых в водоподготовке. Многие из этих величин не нормируются и, тем не менее, важны для оценки физико-химических свойств воды. Как правило, эти дополнительные параметры не только непосредственно определяют качество воды, но, главным образом, содержат информацию, без которой невозможно подобрать оптимальную схему очистки воды.

Очистные сооружения являются одним из составных элементов системы водоснабжения и тесно связаны с его остальными элементами.

Вопрос о месте расположения очистной станции решается при выборе схемы водоснабжения объекта. Часто очистные сооружения располагают вблизи источника водоснабжения и, следовательно, в незначительном удалении от насосной станции первого подъема.

Выбор компоновки очистных сооружений производится на основе результатов технологических анализов воды источника и в зависимости от требований потребителей качества воды. Выбор схемы очистки воды, типа сооружения и их компоновки должен быть на основании технико-экономических сравнений возможных вариантов.

АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ, ВЫБОР СХЕМЫ И СОСТАВА СООРУЖЕНИЙ ВОДОПОДГОТОВКИ

Сравнение показателей качества воды в источниках водоснабжения с требованиями предъявляемыми к воде питьевого назначения позволяет выбрать необходимые виды водоподготовки.

Таблица 1.

Анализ исходных данных

N п\п	Наименование показателя	Единицы измерения	Нормы СанПиН 10-124/1	В источнике водоснабжения	Вывод о необходимости водоподготовки
1	Мутность	мг/дм ³	1,5	60	Требуется осветление
2	Цветность	градус	20	90	Требуется обесцвечивание
3	Запах, привкус	баллы	2	4	Требуется снижение запаха/ привкуса
4	рН		6 - 9	7,6	Коррекция рН не требуется
5	Жесткость общая / постоянная	ммоль/дм³	7	7,0/2,3	Не требуется умягчения
6	Железо	мг/дм³	0,3	0,1	Не требуется обезжелезевание
7	Окисляемость	мг/дм³	5	13	Требуется обработка окислителями
8	Производительность	м³/сут		4400

Качество воды определяется с помощью показателей качества, которые подразделяются на: физические, химические и санитарно-бактериологические. Допускаемая стандартами вода - это жидкость, которую разрешено использовать для потребления в качестве воды для питья, что на данном этапе не опасно для жизни.

К физическим показателям относятся: температура, запах, привкус, цветность, мутность, прозрачность, электропроводность.

К химическим показателям относятся: водородный показатель (рН), окислительно-восстановительный потенциал (Редокс-потенциал), общая минерализация (сухой остаток), жесткость, кислотность, щелочность, окисляемость, микроэлементы, ионный состав, радиоактивные вещества.

К санитарно-бактериологическим показателям относятся: микробиологические и паразитологическе.

Анализ табличных данных показывает, что вода требует осветления, обесцвечивания, снижениея запаха, привкуса, а так же обработки окислителями для окисления органических веществ, находящихся в воде.

Осветление и обесцвечивание предусматривается осуществлять с помощью коагулирования и в качестве коагулянта принимается сернокислый алюминий (Al₂(SO₄)₃·18H₂O) очищенный с далей активной части 50%.

Для снижения интенсивности запаха/привкуса, а так же для очищения органических веществ (снижения окисляемости) предусматривается предварительная обработка воды поступающей на станцию хлором. Ввод хлора осуществляется перед смесителями.

Состав сооружений зависит не только от качества воды в источнике, но и от производительности станции.

Для обеспечения ввода хлора перед сооружениями, для окисления органических веществ, а так же в конце цепочки сооружений (для обеззараживания) предусматривается отдельно стоящая хлораторная со складом хлора и хлор-дозаторной.

На площадке станции водоподготовки предусматривается два РЧВ, насосная станция второго подъема.

РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ РЕАГЕНТНОГО ХОЗЯЙСТВА

2.1 Определение расчетной производительности станции

водоподготовки

Полная производительность очистной станции является суммой расчетного расхода воды для суток максимального водопотребления и расхода воды на собственные нужды очистной станции (промывка фильтров, потери воды при удалении осадка из отстойников или осветлители с взвешенным осадком, очистка технологических сооружений и так далее) и определяется по формуле:

Q_СУТ= a*Q, м³/сут, (1)

где Q – расчетная производительность станции, м³/сут;

a - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды водоочистной станции.

В соответствии с действующими нормами расход воды на собственные нужды станций осветления, обесцвечивания следует принимать в размере 3-4% производительности станции. То есть коэффициент a будет равен 1,035.

Q_сут=1,035*4400=4554, м³/сут

Q_час=Q_cут/24, м³/час

Q_час= 4554/24=189,75 м³/час

Q_сек= Q_час/3600, м³/ сек

Q_сек=189,75 /3600=0,052 м³/сек = 52,71 л/сек.

В дальнейших расчетах используем расчетная производительность станции 4554 м3/сут.

2.2. Определение доз реагентов

Среди полимеров, используемых на этапе механической очистки воды от взвешенных и коллоидных частиц, можно выделить два больших семейства: коагулянты и флокулянты. В соответствии со своими задачами эти семейства имеют весьма различные характеристики. Коагулянт должен дестабилизировать коллоидную систему путем нейтрализации сил различной природы, обеспечивающих ее устойчивость. Задача флокулянта – увеличение размера хлопьев, образовавшихся в ходе коагуляции и агломерация взвешенных частиц для их механического удаления. В питьевой и технической воде объем использования органических коагулянтов в развитых странах неуклонно растет. Они применяются в дополнение или взамен минеральных коагулянтов. Во многом эта тенденция связана с возможностью при использовании органических коагулянтов сократить или даже исключить содержание остаточных солей металлов в питьевой воде. Дозировки органических коагулянтов и объем получаемого осадка в несколько раз меньше, чем при использовании минеральных коагулянтов. Флокулянты используются в дополнение к коагулянтам для увеличения размеров образующихся хлопьев и их последующего удаления. В данном случае применяются продукты с высокой молекулярной массой, слабой катионностью (до 15%) или анионностью (от 0 до 50%).

Коагулянты применяют для выделения ценных промышленных продуктов из отходов производства в различных технологических процессах, а также при очистке воды от природных и бытовых загрязнений.

Процесс флокуляции применяется для интенсификации процессов хлопьебразования и осаждения.

Флокуляция – процесс агрегации частиц за счет их адсорбционного взаимодействия с флокулянтами.

Флокулянты – это вещества, ускоряющие слипание агрегативно неустойчивых частиц в обрабатываемой воде, интенсифицирующие процесс образования хлопьев и увеличивающие их размеры. Сорбируясь частицами осадка, флокулянты как бы «сшивают» их и образуют сетчатую структуру, способствуя образованию крупных флокул, более тяжелых и оседающих быстрее.

Флокулянты:

а) природные:

неорганические (Н₂SiО₃)
органические (крахмал, карбоксилметилцеллюлоза)

б) синтетические высокомолекулярные флокулянты (ВМФ) – органические полимеры или сополимеры с разнообразными функциональными группами.

Синтетические ВМФ подразделяют на неионные, катионные и анионные соединения.

К неионным флокулянтам относится полиоксиэтилен (ПЭО), состав его элементарного звена: СН₂ – СН₂ – О – (М = 4 · 10⁴ – 5 · 10⁷).

Преимущество – индифферентность к рН раствора; недостаток – малая прочность флоккул и легкая разрушаемость при интенсивном перемешивании.

Наиболее известен полиакриламид (ПАА) – полимер акриламида:

СН₂ – СН –

С = О

N Н₂

(М = 1-6 · 10⁶)

2.2.1. Определение дозы коагулянта

В технологии водообработки под термином «коагулирование» подразумевают совокупность всех методов, применяемых в процессе коагуляции примесей воды.

Доза коагулянта по цветности определяется по формуле:

(2)

где Ц – цветность воды, град.

Д_к =4Ö90=37,95 ,мг/л

Доза коагулянта по мутности определяется по табл. 2, т.к. мутность равна 60мг/дм³, то Д_к =30,мг/л.

Для обработки мутных вод дозу коагулянта - например сульфата алюминия, принимают по табл. 2 в зависимости от мутности воды.

Таблица 2

Определение дозы коагулянта

Мутность воды, мг/л	Доза безводного коагулянта для обработки мутных вод, мг/л
До 100	25–35
Св. 100 до 200	30–40
« 200 « 400	35–45
« 400 « 600	45–50
« 600 « 800	50–60
« 800 « 1000	60–70
« 1000 « 1500	70–80

Примечание. При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимается большая из доз коагулянта, определенных по табл. 2 и формуле (2).

Для дальнейших расчетов выбираем большую дозу коагулянта по цветности Д_к =37,95,мг/л. Принимаем для удобства 38 мг/л.

2.2.2. Применение флокулянтов

Дозу флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов) следует принимать на основании технологических исследований, а для полиакриламида (ПАА), считая по безводному продукту:

– при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком – по табл. 3;

– при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке –
0,05–0,1 мг/л;

– при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами – 0,2–0,6 мг/л.

Таблица 3

Определение дозы флокулянта

Мутность воды, мг/л	Цветность воды, град	Доза безводного ПАА, мг/л
До 10	Св. 50	1–1,5
Св. 10 до 100	30–100	0,3–0,6
« 100 « 500	20–60	0,2–0,5
« 500 « 1500	–	0,2–1

Флокулянты следует добавлять в воду после коагулянта. При очистке высокомутных вод допускается ввод флокулянтов до коагулянтов. Следует предусматривать возможность введения флокулянтов и коагулянтов с разрывом во времени до 2–3 мин в зависимости от качества обрабатываемой воды. Флокулянты следует применять в виде растворов с концентрацией полимера 0,1–1 %

Для дальнейших расчетов выбираем дозу флокулянта ПАА 0,5 мг/л.

2.2.3. Определение дозы подщелачивающего реагента

При низкой щелочности воды, замедляющий процесс образования и выпадения хлопьев при коагулировании, в воду следует вводить подщелачивающие реагенты, улучшающие процесс хлопьеобразование.

В качестве подщелачивающего реагента наиболее целесообразно применять известь. Необходимые для улучшения процесса хлопьеобразования дозы подщелачивающих реагентов Д_щ , мг/л, определяют по формуле

Д_щ = К_щ (Д_к /е_к– Щ + 1), (3)

где Д_к – доза безводного коагулянта, мг/л;

е_к– эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг/мг-экв, принимаемая для , 57;

– коэффициент, равный для извести(по CaO) 28, для соды по – 53.

Щ – минимальная щелочность воды, мг.

Щ = Ж_к = Ж_общ - Ж_пост, (4)

где Ж_общ – общая жесткость,

Ж_пост – постоянная жесткость.

Реагенты для подщелачивания воды следует вводить одновременно с вводом коагулянтов. При получении по формуле (3) отрицательного значения дозы щелочи подщелачивание не требуется.

Щ = Ж_к = 7,0 – 2,3 = 4,7.

Д_щ = 28 (38/57 –4,7+ 1) = - 84,93.

В этом случае подщелачивание воды не требуется, т.к. она имеет достаточный щелочной резерв.

2.2.4. Определение суточных расходов реагентов

Принят метод очистки с использованием реагентов: коагулянта и флокулянта. В качестве коагулянта выбран наиболее распространенный реагент – сульфат алюминия с характеристиками, приведенными в табл. 4. Коагулянт поставляется в виде гранул и упакован в мягкие контейнеры типа BIG-BAG вместимостью до 2 т.

Основные характеристики часто применяющихся реагентов приведены в табл. 4.1.

Таблица 4

Характеристики реагентов

Наименование		Химическая формула		Содержание активного вещества в техническом продукте а, %		Объемная масса r, кг/м³		Примечания
Коагулянты
Алюминия сульфат гранулированный ГСА				51 в расчете на , 16 – Al₂O₃		1100		Поставка в мешках или в контейнерах типа BIG-BAG
Алюминия оксихлорид (ОХА)				Al₂O₃ – в жидком 20–25, в твердом –40–50		1300-1400		Поставка в жидком виде
Алюминат натрия				55 Al₂O₃		1200		Поставка в мешках
Железо хлорное		FeCl₃		95–97		1300		Поставка в металлических барабанах
Реагенты для подщелачивания
Известь негашеная		СаО		60–85		1000		Поставка в контейнерах типа BIG-BAG
Сода кальцинированная техническая				98		1000		Поставка в мешках
Наименование	Химическая формула		Содержание активного вещества в техническом продукте а, %		Объемная масса r, кг/м³		Примечания
Флокулянты
Праестол 650	–		100		1000		Поставка в мешках
Полиакриламид –гель технический марки "аммиачный"	–		6		1000		Поставка в мешках
Флокулянт ПАА-ГС (полиакриламид гранулированный)	–		50–56		1000		Гранулы, поставка в мешках

В качестве флокулянта принят полиакриламид гранулированный ПАА-ГС, поставляемый в мешках. Доза флокулянта Д_ф принята по данным табл. 3 и равна 0,5 мг/л.

Суточные расходы реагентов Д, кг/сут, определены по формуле

(5)

где Д – доза реагента, мг/л; а – содержание активного вещества в товарном продукте, %, по табл. 4.

Для коагулянта (сульфата алюминия) Д_к = 38 мг/л, а = 51 %,

Для флокулянта (ПАА-ГС) Д_ф= 0,5 мг/л, а = 50 %,

2.3. Хранение, приготовление растворов и дозирование реагентов

2.3.1. Общие сведения

Комплекс устройств, сооружений, оборудования для складирования, хранения, приготовления растворов и дозирования реагентов называют обычно реагентным хозяйством водоочистной станции.

Реагенты на станцию поставляются в сухом виде (порошки, гранулы кусковые материалы), в виде раствора или сжиженного газа (хлор, аммиак, кислород).

Реагенты в твердом виде доставляются навалом, в мешках или в мягких контейнерах. Растворы доставляются крепостью до 30 % в автомобильных или железнодорожных цистернах. Сжиженные газы транспортируются в специальных баллонах или контейнерах.

Обычно реагенты вводятся в обрабатываемую воду в виде растворов, поэтому сухие вещества перед использованием следует растворять.

Порошкообразные, хорошо растворимые реагенты, вводят в воду в их естественном сухом виде с помощью специальных дозаторов.

Способ хранения и использования реагентов зависит от их агрегатного состояния, условий поставки с заводов-изготовителей и расхода вещества.

При небольших расходах реагентов их хранят на складе в сухом виде, навалом или в заводской таре. В этом случае периодически готовят рабочие растворы. Приготовление растворов при сухом хранении достаточно трудоемко и сопровождается выделением вредностей в воздух цеха.

Широкое распространение получил способ мокрого хранения реагентов. В этом случае на водоочистной станции предусматривают специальные резервуары, в которых расчетный запас коагулянта, доставляемого с завода-изготовителя, хранится в виде концентрированного раствора. В процессе эксплуатации этот раствор подается в расходные баки, где доводится до рабочей концентрации, и затем дозируется в обрабатываемую воду.

На станции должен храниться запас реагентов на срок не менее 15 суток. В расчетах обычно принимается месячный запас.

2.3.2. Отделение приготовления коагулянта

Наиболее распространенные схемы приготовления коагулянта приведены на рис. 1.

По схеме 1, а коагулянт на станцию доставляется автотранспортом и хранится на складе 6 в транспортной таре. При хранении реагентов в таре высота штабеля обычно от 1,5 до 3 м. По мере надобности коагулянт со склада перемещают в растворные баки, где он растворяется водой до концентрации 15–24 %. В случае использования кускового коагулянта растворные баки должны быть снабжены колосниковой решеткой, на которой размещается кусковой материал.

Для ускорения процесса растворения коагулянта производится барботаж воздухом с помощью дырчатых труб, расположенных под колосниковой решеткой. По мере растворения коагулянта находившиеся в кусках примеси (шлам) через отверстия колосниковой решетки опускаются на дно растворного бака. Днища баков устраиваются с наклоном к горизонту под углом 45⁰. Для выпуска шлама служит трубопровод d = 150 мм.

После отстаивания раствор коагулянта перекачивают насосом 2 в расходные баки 3, где разбавляют водой до концентрации 4–10 % и подают в очищаемую воду насосом-дозатором 4.

Днища расходных баков также должны иметь уклон к сбросному трубопроводу, диаметр которого d = 100 мм.

Для перегрузки коагулянта от транспорта на склад и далее к растворному баку в цехе предусматривается грузоподъемный механизм 5.

Время полного цикла приготовления раствора коагулянта (загрузка, растворение, отстаивание, перекачка, при необходимости чистка поддона) следует принимать 10–12 ч. Количество растворных баков надлежит назначать с учетом объема разовой поставки, способов доставки и разгрузки коагулянта, его вида, а также времени его растворения и должно быть не менее трех. Количество расходных баков должно быть не менее двух.

Отделение приготовления коагулянта с мокрым хранением приведено на рис. 1, б. Здесь вся масса коагулянта, рассчитанная на нормативный срок хранения, выгружается в растворные баки-хранилища 1, и коагулянт хранится в виде раствора. Растворение коагулянта производится только при его доставке 1–2 раза в месяц, поэтому при приготовлении реагента создаются лучшие условия труда.

Дальнейшее приготовление рабочего раствора и его дозирование аналогично приведенному на рис. 1, а.

Рис. 1. Цех реагентов. Отделение приготовления коагулянта: а – с сухим хранением; б – с мокрым хранением; 1 – растворный бак; 2 – насос перекачки раствора в расходный бак; 3 – расходный бак коагулянта; 4 – насос-дозатор; 5 – грузоподъемный механизм; 6 – склад

Выбор и расчет системы водоподготовки 📙 Курсовая → 🆔 58124