Вихровий (вертикальний) змішувач

Вихровий (вертикальний) змішувач – це круглий або квадратний у плані резервуар з конічною чи пірамідальною нижньою частиною. Центральний кут між нахиленими стінками α = 30 – 45°. Вода у змішувачі перемішується завдяки створенню вихрового руху внаслідок розширення потоку при течії води вгору та зміні швидкості від 1 – 1,5 м/с при вході у змішувач до 30 – 40 мм/с на рівні водозбірних пристроїв. Така конструкція змішувача дозволяє видалити з води бульбашки повітря. Навантаження на змішувач не повинно перевищувати 1500 м³/год.

Продуктивність одного змішувача становить: , м³/с

Площа поперечного перерізу циліндричної частини змішувача:

, м² (5.38)

де v – швидкість потоку в циліндричній частині змішувача, прийм.

v = 30 – 40 мм/с;

Діаметр змішувача становитиме:

, м (5.39)

Діаметр вхідного отвору змішувача приймаємо рівним діаметру підвідного трубопроводу. При витраті q_зм, л/с, і v = 1 – 1,5 м/с визначаємо діаметр d, мм, підвідного трубопроводу за таблицями для гідравлічного розрахунку водопровідних труб [5].

Висота конічної частини змішувача при куті конусності α = 40° буде дорівнювати:

, м (5.40)

Об’єм конічної частини змішувача становитиме:

, м³ (5.41)

Тоді повний об’єм змішувача складе:

,м³ (5.42)

де t – тривалість перебування води в змішувачі, приймаємо t = 2 хв.

Необхідний об’єм циліндричної частини:

W_ц = W – W_к, м³ (5.43)

Необхідна висота циліндричної частини змішувача складе:

, м (5.44)

Загальна висота змішувача буде: h_заг = h_к + h_ц, м.

Збір води здійснюється у верхній частині змішувача трьома дірчастими трубами. За відомою витратою q_тр = q_зм/3, л/с, і орієнтовною швидкістю v_тр = 0,6 м/с за таблицями для гідравлічного розрахунку [5] визначаємо діаметр труб d_тр, мм. Діаметр відвідної труби, D_від, мм, визначаємо за витратою q_зм, л/с, і орієнтовною швидкістю v_від = 1,0 м/с.

Схема вертикального змішувача наведена на рис.18 [2].

5.2.7 Розрахунок установки знезараження

Знезаражування або дезінфекція води застосовується для знищення в ній хвороботворних та інших мікроорганізмів і вірусів до нормативів придатності її для питних потреб. З метою підтримання споруд водопідготовки в належному санітарному стані, а також для покращення процесу коагуляції, застосовують попереднє знезаражування. При проясненні і знебарвленні води з обробкою її коагулянтами, відстоюванням та фільтруванням з неї видаляється до 90 – 95% бактерій. Серед тих мікроорганізмів, що залишились, можуть бути патогенні бактерії і віруси. Тому знезаражування води є заключним етапом поліпшення якості води. У практиці водопідготовки застосовують багато методів знезаражування, серед яких надають перевагу сильним окислювачам – хлоровмісним сполукам (рідкому хлору, діоксиду хлору, гіпохлориду натрію) та озону.

Для попередніх розрахунків хлорного господарства необхідну дозу хлору для знезараження води слід приймати 2 – 3 мг/дм³ для води поверхневих джерел. Тривалість контакту хлору з водою – 30 хв. Дозу хлору для попереднього хлорування приймають в межах 3 – 10 мг/дм³.

Орієнтовну дозу озону приймають: для води, що надходить на водоочисну станцію 0,5 – 5,0 мг/дм³ (тривалість контакту 10 – 20 хв.); для остаточного знезараження фільтрованої води 0,75 – 1,0 мг/дм³ (взимку) і 1,0 – 3,0 мг/дм³ (влітку). Тривалість контакту з водою – 4 – 12 хв.

В даному курсовому проекті для попередніх розрахунків хлорного господарства необхідну дозу хлору для знезараження води приймаємо: для попереднього хлорування Д_х¹ = 5 мг/дм³, для знезараження Д_х² = 2 мг/дм³. Годинні витрати хлору для первинного хлорування становлять:

, кг/год (5.45)

і для знезараження: , кг/год (5.46)

де Q_ВВ – продуктивність водоочисної станції, м³/добу.

Добова потреба хлору становить:

Q_cl^доб = (q_cl¹ + q_cl²) · 24, кг/добу (5.47)

Хлор у хлораторну доставляють (в залежності від продуктивності станції) у балонах місткістю W = 55; 100 л або сталевих бочках місткістю W = 625 л. Необхідна кількість балонів (бочок) на добу:

, шт. (5.48)

Кількість витратних балонів (бочок) у хлораторній:

, шт. (5.49)

де W' – кількість хлору, яку знімають з 1м² поверхні бочки,

W' = 3 кг/год, з одного балона - W' = 0,5 – 0,7 кг/год.

Для зменшення кількості витратних балонів у хлораторній встановлюємо сталеві бочки-випаровувачі. Для поповнення витрати хлору із такої бочки, його переливають зі стандартних балонів, створюючи в бочках розрідження шляхом відсмоктування хлор-газу хлоратором. Це дозволяє збільшити кількість хлору, яку знімають з одного балона, до W'' = 5 кг/год і скоротити кількість одночасно діючих витратних балонів до:

, шт.

При добовій витраті хлору більше 3-х балонів (за величиною n) при хлораторній cлід передбачити зберігання трьохдобового запасу хлору:

n^зап = n ∙ 3, шт.

Основний запас хлору зберігається за межами водоочисної станції на витратному складі, розрахованому на місячну потребу в хлорі. У витратному складі кількість балонів (бочок) складе:

, шт. (5.50)

Введення хлору для знезараження здійснюється безпосередньо в трубопровід перед резервуаром чистої води. В резервуарі забезпечується 30-хвилинний контакт хлору з водою.

Залежно від розрахункової витрати хлору, підбираємо марку і кількість робочих хлораторів (табл. 5.8). Подача хлорної води здійснюється окремо на кожну точку вводу, тому в хлораторній встановлюється мінімум два робочих хлоратора. На кожну точку вводу також встановлюється додатково один резервний хлоратор.

Таблиця 5.8 – Технічна характеристика вакуумних хлораторів

Характеристики	Типи хлораторів
АХВ-1000	ЛК 10М	ЛК 10С	ЛК – 10Б	ЛК - 11	ЛК - 12
Продуктивність по хлору, кг/год	1–12,8	0,4-0,85	0,85-5,5	2,5-25,0	0,5 - 5,0	2,5 - 50
Витрата води, м3/год	4,2	3 - 5	3 - 5	17 - 30	3 - 5	30 - 35
Тиск води перед хлоратором, МПа	0,4-0,5	0,18-0,5	0,18-0,5	0,1-0,55	0,18-0,5	0,6-0,8
Найбільша концентрація хлорної води, г/дм3	1,2	0,3	1,5	1,0	1,5	1,5
Діаметр патрубка відведення хлорної води, мм
Діаметр трубопроводу підве-дення води, мм
Маса, не більше, кг		12,5	12,5	45,0	11,0	80,0
Габаритні розміри, мм: висота
довжина
ширина

Витрати води на роботу хлоратора:

q_в = (q_cl¹ + q_cl²) · 0,5, м³/год

де 0,5 – мінімальна розрахункова витрата води на 1 кг хлору.

5.2.8 Розрахунок споруд попереднього очищення води