Установки для хлорування води хлорним вапном,

гіпохлоритом натрію

Установки в основному однотипні й відрізняються один від одного тільки деякими деталями й габаритами, що визначають їх потужність. Складаються звичайно з розчинного бака, двох витратних баків і дозувального бачка, а в деяких випадках (для запобігання від потрапляння у всмоктувальну лінію повітря) застосовується регулюючий бачок. Баки, малих установках виконують круглими, дерев'яними, у більших - прямокутними залізобетонними.

Розчинні баки для готування розчинів розраховуються звичайно місткістю 150-200 л, що становить близько 10% від місткості витратного бака, але не менше 25 л.

Ємкість дозувального бачка становить 50-100 л.

Ємкість витратного бака W для приготування розчину хлорного вапна визначається за формулою (4.13)

(4.13)

де: q_k – розрахункова витрата води, що знезаражується, м³/год (5-10 тис.м³/добу);

q_хл – доза активного хлору, мг/л;

t – період, на який заготовляють розчин (приймається 12-24 год);

g - об'ємна маса хлорного вапна (у розрахунках застосовується 1 т/м³);

b – концентрація розчину хлорного вапна (приймається 1,0%).

Витратних баків повинно бути не менше двох. При відстоюванні розчину в баку утвориться осад. З урахуванням цього обчислена висота розчинних баків збільшується на 0,2-0,35м.

4.2.6 Установки для озонування або УФ-опромінення

Вибір установок здійснюється відповідно до каталогів сучасного обладнання згідно розрахункової дози озону або інтенсивності УФ-випромінювання.

5 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ СПОРУД СТАНЦІЇ

При виконанні курсового проекту студент повинен визначити конструктивні розміри основних споруд станції водопідготовки: змішувачів, прояснювачів, камер хлоп’єутворення, відстійників, швидких та повільних фільтрів та запропонувати сучасне обладнання відповідно каталогів обладнання провідних виробників.

5.1 Змішувачі

Змішувачі призначені для перемішування реагентів з вихідною водою.

Найбільше поширення одержали змішувачі:

а) шайбові - для станцій будь-якої продуктивності;

б) перегородчасті й дирчасті - для станцій продуктивністю до 500-1000 м³/год;

в) вертикальні (вихрові) - для станцій великої й середньої продуктивності (до 3000-5000 м³/год).

Вибір того або іншого змішувача повинен бути обґрунтований конструктивними міркуваннями й компонуванням станції. Резервних змішувачів не передбачати.

5.1.1 Шайбовий змішувач

Шайбовий змішувач (рис.5.1) застосовується на станції будь-якої продуктивності. Швидкість руху води в трубопроводі, що підводить воду, v₁ = 1-1,2 м/с, у звуженій частині трубопроводу (діафрагмі) v₂ = 2,7 – 3,0 м/с. Втрати напору в шайбовому змішувачі h = 0,3-0,4м.

Рисунок 5.1 - Шайбовий змішувач

Приклад. Продуктивність Q_доб = 24000 м³/доб, q_год = 1000 м³/год. Діаметр трубопроводу, що підводить воду при швидкості руху води v₁ = 1 м/с складе:

d₁ = = м

Приймаємо діаметр 600 мм. Якщо при проведенні розрахунку, діаметр трубопроводу, що підводить воду d₁ буде більше 600мм, то необхідно передбачати встановлення двох змішувачів при продуктивності кожного 0,5 від необхідної.

Діаметр звуженої частини діафрагми при швидкості руху води у звуженій частині трубопроводу v₂ = 2,7 м/с розраховуємо:

d₂ = = м

Приймаємо діаметр звуженої частини діафрагми 350 мм.

Відношення площ живих перерізів

Тоді зниження напору у звуженому перерізі шайбового змішувача становить:

м

Де µ - коефіцієнт витрати, приймається 0,8.

Втрати напору в змішувачі

м

5.1.2 Перегородчастий змішувач

Перегородчастий змішувач проектується з трьома перегородками (рис. 5.2).

Розрахунок зводиться до визначення розмірів змішувача (довжини, ширини, висоти). Площа змішувача й проходів визначається за формулою

q _повн/с = w·v, м³/с (5.1)

де q _повн/с – повна продуктивність очисної станції, м³/с;

w – площа поперечного перерізу, м²;

v – швидкість, м/с.

Швидкість руху води в лотку v_л приймаємо не менше 0,6 м/с; у проходах - v_пр=1,0 м/с.

Глибину води наприкінці змішувача приймаємо Н = 0,4÷0,5 м.

Втрати напору в кожному проході h_пр = 0,13 м.

Відстань між перегородками приймаємо рівним подвійній ширині лотка. Для запобігання потрапляння у воду повітря необхідно верхні крайки проходів затопити на 10-15 см нижче рівня води.

Рисунок 5.2 - Перегородчастий змішувач:

1- підвід води; 2 - підвід реагенту; 3 - перелив; 4 - перегородка

5.1.3 Дирчастий змішувач

Дирчастий змішувач представляє собою залізобетонну конструкцію прямокутну у плані з трьома дирчастими перегородками (рис. 5.3).

Рисунок 5.3 - Дирчастий змішувач:

1 – дирчасті перегородки, 2 – переливний кран

При розрахунку змішувача необхідно:

1) Діаметр отворів у перегородках приймаємо в межах d_от = 20-100мм, визначємо їх кількість на кожній перегородці за формулою:

(5.2)

де n- число отворів у перегородці;

v_от- швидкість руху води в отворах перегородок у м/с (v_от = 1,0 м/с);

d- діаметр отворів у м;

q_повн/с – повна продуктивність очисної станції, м³/с

2) Визначаємо площу поперечного перерізу після останньої перегородки за формулою (5.1). Приймаємо глибину змішувача Н = 0,4 - 0,5 м і визначаємо ширину лотка змішувача (b₁). Швидкість руху води в лотку змішувача v_л=0,6 м/с.

Втрати напору в отворах однієї перегородки

м (5.3)

де µ - коефіцієнт витрати (µ = 0,65 – 0,75);

g = 9,81м/с.

3) Визначаємо висоту шару води перед кожною перегородкою (згідно зі зменшенням висоти шару після кожної перегородки на 0,15м).

4) Визначаємо ширину змішувача b, та враховуючи те, що b = l, приймаємо довжину змішувача L = 4,5b.

5.1.4 Вертикальний (вихровий) змішувач

Вертикальний (вихровий) змішувач представляє собою циліндр із конусним днищем або паралелепіпед з пірамідальним днищем (рис. 5.4.)

Застосовується на станціях середньої й великої продуктивності. Витрата води в одному змішувачі не повинна перевищувати 1200-1500 м³/год. Швидкість руху води в трубі, що підводить воду v₁ = 1,0 - 1,5 м/с, у верхній частині змішувача v₂ = (30 - 40)· 10^-3 м/с. Час перебування води 1,5 ÷ 2,0 хв, при реагентному пом’якшенні - до 3 хв.

Рисунок 4 Вертикальний (вихровий) змішувач^

1,4 - Подача та відвід води; 2 – водозливні вікна; 3 – кільцевий збірний лоток; 5- введення реагентів; 6 – випорожнення

Приклад. Розрахувати вертикальний змішувач для змішування реагентів з оброблюваною водою на станції продуктивністю

Q_доб = 48000 м³/доб (2000 м³/год).

Так як, витрата води через один змішувач не повинна перевищувати 1500м³/год, приймаємо два вертикальних змішувачі. Витрата води через один змішувач складе:

де n - число змішувачів.

Приймаємо квадратний у плані змішувач, v₁ = 1,0 м/с, тоді діаметр трубопроводу, що підводить воду складе:

d = = = 0,595м

Приймаємо діаметр трубопроводу, що підводить воду 600мм.

Сторону нижньої частини змішувача приймаємо рівною діаметру трубопроводу, що підводить воду:

в_н = d = 0,6 м, тоді площа нижньої частини складе

w_н = в_н² = 0,6² = 0,36 м²

Якщо прийняти v₂ = 40 × 10^-3 м/с, то площа верхньої (призматичної) частини змішувача:

w_в = = 6,94м²

Сторона верхньої частини змішувача:

в_в = = = 2,63 м

Висота пірамідальної частини при куті розкриття α= 45° (рекомендується α= 30 - 45°):

h_н = м

Об'єм пірамідальної частини змішувача

W_зм =

Загальний об'єм змішувача (при тривалості змішування t_зм= 1,5 хв)

м³

Об'єм призматичної частини змішувача W_в = W_зм – W_н; висота h_в

h_в = = = 2,56м

Повна висота змішувача h_зм =h + h_в = 2,45 + 2,56 = 5,0 м, з урахуванням будівельної висоти - 5,3 м.

Вода збирається збірним лотком, швидкість руху в лотку приймається v_л=0,6 м/с. Оскільки вода розбивається на два потоки, то площа перерізу лотка складе:

w_л = м³

При ширині лотка в_л= 0,4 м глибина води в лотку складе

h_н = м

Лоток влаштовується з ухилом 0,02.

5.2. Камери хлоп’єутворення

Камери хлоп’єутворення призначені для швидкого та повного утворення у воді осаду.

Установка їх передбачається тільки в тому випадку, якщо в схемах для прояснення води запроектовані відстійники. Влаштовують їх зазвичай вбудованими у відстійники, або так, щоб вони примикали до останніх, щоб не було руйнування пластівців у комунікаціях камери.

Типи камер, що застосовуються: перегород часті, коловоротні, коридорні.

5.2.1 Перегородчасті камери хлоп’єутворення

Розрізняють перегородчасті камери хлоп’єутворення з вертикальним рухом води для станцій продуктивністю до 45000 м³/доб і з горизонтальним рухом води – для станцій продуктивністю більше 45000 м³/добу (рис. 5.5).

Рисунок 5.5 – Перегородчаста камера хлоп’єутворення

з горизонтальним рухом води

1 – відвідний канал обробленої води; 2 – відвідний канал осаду; 3 – шибери для відключення частини коридору; шибери для випуску осаду

При розрахунку камери з горизонтальним рухом води необхідно визначити:

1) Об'єм камери за формулою

W_к = q_сек ·t ·60,

де t = 20 хв для каламутних вод, t = 30 хв для кольорових вод.

2) Площу камери в плані визначаємо за формулою

F_к = (5.5)

Приймаємо середню глибину Н_к = 2-3 м. Якщо камера примикає до відстійника, то Н_к = Н відстійника.

3) Ширину коридору b_кор визначаємо за формулою

b_кор = , м (5.6)

Швидкість руху води в коридорах, v_кор =0,2 – 0,3 м/с;

q_k – витрата води, що протікає через камеру, м³/год.

Число коридорів n варто підбирати так, щоб відношення ширини камери до її довжини знаходилось, межах 0,66-1,5 (при цьому ширина одного коридору повинна бути не менше 0,7м). Якщо камера хлоп’єутворення примикає до торців горизонтальних відстійників, то довжину камери L_к. варто приймати близькою за значенням до загальної ширини відстійників В_відс. При цьому число коридорів:

n = (5.7)

де δ - товщина стінок між коридорами (в = 5-10 см).

Ширина камери

B_k =

4) Втрата напору в камері визначається за формулою:

(5.8)

де S - число повертань потоку (S = 8 - 10).

При розрахунку камери хлоп’єутворення (рис.5.5) з вертикальним рухом води об'єм W_к і площа F_к визначається так само, як і в камерах з горизонтальним рухом води.

Площа одного коридору між перегородками визначається за формулою:

м² (5.9)

число коридорів визначається за формулою:

n = (5.10)

де: v_в - висхідна швидкість води в осередку (приймаємо 0,2 - 0,3м/с);

F_k - площа камери, м².

Кількість коридорів з конструктивних міркуваннях необхідно приймати кратним чотирьом. Переріз коридору повинен бути близьким за формою до квадрата.

Рисунок 5.6 - Перегородчаста камера хлоп’єутворення

з вертикальним рухом води:

1 подача води; 2- відвід води з першої половини камери;

3- відвід води; 4- випуск осаду

5.2.3 Коловоротна камера хлоп’єутворення

Приклад. Розрахункову годинну витрату очисної станції приймаємо Q_год=125 м³/год.

Площа однієї коловоротної камери (у плані) (рис. 5.7).

м²

де: t - час перебування, води в камері; звичайно приймається 15-20 хв;

Н₁ -висота камери, м; приймається Н₁ = 0,9Н₀=3,6 м;

Н₀ — висота зони осадження вертикального відстійника; звичайно приймається Н₀=4 ÷ 5 м;

N - розрахункова кількість вертикальних відстійників (і камер хлоп’єутворення); приймаємо N=4.

Рисунок 5.7 – Коловоротна камера хлоп’єутворення, вбудована у вертикальний відстійник:

1,4 – подача і відвід води; 2- кільцевий водозбірний лоток; 3 - коловоротна камера хлоп’єутворення; 5 – зона прояснення води; 6 – гаситель; 7 – зона накопичення та ущільнення осаду; 8 – скид осаду; 9 – конус-відображувач

Діаметр коловоротної камери хлоп’єутворення

1,7 м

Секундна витрата води, що надходить у камеру

м³/с

Діаметр трубопроводу, що підводить воду d_т =100 мм (за ГОСТ 10704-93). У цьому випадку швидкість підведення води в камеру хлоп’єутворення становить: v=0,85 м/с, тобто перебуває в рекомендованих межах (v = 0,8÷ 1 м/с).

Вода в камеру подається за допомогою сопла, спрямованого тангенціально. Сопло розміщується на відстані 0,2d_к = 0,2·1,66≈0,33 м від стінки камери на глибині 0,5 м від поверхні води.

Необхідний діаметр сопла

мм

де µ- коефіцієнт витрати для конічно збігаючого насадка з кутом конусності β =25°, µ =0,908;

v_с - швидкість виходу води із сопла (приймається рівною 2-3м/с), v_с=2,5м/с.

Довжина сопла, що відповідає куту конусності β =25°

мм

Фактична швидкість виходу води із сопла

м/с

Втрата напору в соплі складає:

Приймаємо типову камеру хлоп’єутворення згідно каталогів сучасного обладнання.

5.3 Відстійники

З камер реакції вода надходить на відстійники, де відбувається її прояснення (до каламутності 8-12 мг/л).

Рисунок 5.8 - Схема руху води в горизонтальних відстійниках:

а- одноповерховому прямоточному (розріз); б- двоповерховому прямоточному (розріз); в- двоповерховому з поворотом потоку (план);

1,2- відповідно розподільний і збірний водозлив; 3- водоміри; 4- підведення води; 5- відведення відстояної води; 6- відведення осаду

Застосовуємо відстійники двох типів:

- горизонтальні для станцій продуктивністю більше 30000 м³/добу (рис.5.8)

- вертикальні - для станцій продуктивністю до 3000 м³/добу (рис.5.7).

5.3.1 Порядок розрахунку горизонтальних відстійників

а) Визначаємо площу відстійників у плані

м²(5.11)

де q _{повн/год} - повна продуктивність очисної станції, м³/год;

u₀ - швидкість випадання суспензії, що затримується відстійником, мм/с; приймаємо за таблицею 18 [I];

α - коефіцієнт, що враховує вплив вертикальної складової швидкості потоку:

де: v_ср - середня горизонтальна швидкість руху води у відстійниках, мм/с;

v_ср= К· u₀, значення К приймають відповідно до таб.5.1.

Таблиця 5.1

Коефіцієнт розподілення води між зоною прояснення і

зоною відділення осаду

L
H
К	7,5			13,5
α	1,33	1,5	1,67	1,82

де: L - довжина відстійника, м;

H - середня глибина зони осадження, м (варто визначати за висотною схемою, при цьому необхідно враховувати рівень залягання ґрунтових вод і можливість скиду осаду з відстійника у водойму). Н = 2,5 - 3,5 м.

При кількості фільтрів менше шести необхідно визначаємо додаткову висоту відстійника.

б) Визначаємо ширину відстійника

(5.12)

де: N - розрахункова кількість відстійників (приймається з конструктивних міркувань). Загальну кількість відстійників приймаємо з урахуванням вимог [4].

При ширині відстійника більше 9 м необхідно передбачити спрямовуючі перегородки.

в) Визначаємо довжину відстійника:

L = (5.13)

г) Для рівномірного розподілу потоку перерізом відстійника на початку й кінці установки (на відстані 1-2 м від торцевих стінок) необхідно передбачити установку дирчастих розподільних перегородок. Діаметр отворів або сторону квадрата приймаємо, межах 50-150 мм. Визначаємо кількість отворів на кожній перегородці: за формулою круглих (5.14) і квадратних (5.15):

(5.14)

(5.15)

де: q_повн/с - повна продуктивність очисної станції, м³/с;

v_отв - швидкість руху води в отворах, м/с

v_отв = 0,2 - 0,3 м/с для перегородок, розташованих на початку відстійника, v_отв = 0,5 м/с - для перегородок, розташованих наприкінці відстійника;

d - діаметр отворів, м;

а- сторона квадрата, м.

Нижній ряд отворів варто розташовувати на 0,3-0,5м вище зони накопичення й ущільнення осаду.

д) Об'єм зони накопичення й ущільнення осаду при механізованому видаленні осаду (застосування скребкових транспортерів, плавучих землесосних снарядів та ін.)

W_зн визначається в залежності від розмірів пристроїв, а при видаленні осаду гідравлічним способом або спорожненням за формулою 5.16.

(5.16)

де: Т - тривалість роботи відстійника між чищеннями, діб (Т становить не менше 10-12 діб);

С - середня концентрація зважених речовин у воді, що надходить у відстійники, у мг/л;

С_ср = М + КД_к + 0,25 Ц +В (5.17)

де: М - кількість зважених речовин у вихідній воді, мг/л (завдання);

Д_к - доза коагулянту, мг/л - згідно таблиці;

К- перехідний коефіцієнт;

К = 0,55 для очищеного сірчанокислого алюмінію;

К = 0,8 - для хлорного заліза;

Ц - кольоровість вихідної води в градусах;

В - кількість нерозчинних речовин, що вводяться з вапном, мг/л;

m- кількість суспензії у воді, що виходить із відстійника, мг/л

(m= 8 - 12)

δ- середня концентрація ущільненого осаду, г/м³ - за таб.5.2.

Об'єм першої половини зони накопичення й ущільнення осаду становить 70 - 80 % загального об'єму всієї зони. Це необхідно врахувати при визначенні повної висоти відстійника.

У відстійниках без механізованого видалення осаду необхідно визначити відсоток води, що витрачається для їх очищення:

(5.18)

де: К_р - коефіцієнт розведення осаду

К_р = 1,1 при видаленні зі спорожненням;

К_р = 1,3 - при гідравлічному видаленні.

5.3.2 Вертикальні відстійники

Вертикальні відстійники необхідно проектувати з коловоротними камерами хлоп’єутворення, розташованими в центрі відстійника (рис. 5.6).

Порядок розрахунку:

а) Визначаємо площу відстійника в плані за формулою 5.19.

(5.19)

де: f_з.о - площа зони осадження, м;

f_кр - площа камери хлоп’єутворення, м²;

β – коефіцієнт, що враховує об’ємне використання відстійника,

β = 1,3-1,5.

q_{повн/год} - повна продуктивність очисної станції, м³/год;

V_p - розрахункова швидкість вихідного потоку, мм/с;

V_p = 0,5 мм/с для вод з кольоровістю більше 50°;

V_р = 0,6 мм/с для каламутних вод;

N- розрахункова кількість відстійників;

t - час перебування води в камері, хв (t = 15 - 20 хв);

H_к - висота камери, м;

Додаткову висоту відстійника визначаємо при кількості фільтрів менше шести:

Д - діаметр відстійника.

б) Визначаємо діаметр відстійника

D = , м

в)Визначаємо період роботи відстійника між скиданнями осаду

(5.20)

де: W_ос - об'єм осадової частини, визначаємо його за формулою (5.21). Кут нахилу стінок камери до горизонталі α = 50 - 55°;

W_ос = , м³ (5.21)

h_k = , м (5.22)

с - концентрація зважених речовин у воді, що надходить у відстійник, мг/л, визначаємо за формулою (5.17);

m- кількість суспензії у воді з відстійника, m = 8-12 мг/л;

δ - середня концентрація ущільненого осаду, г/м³ (згідно табл.5.2).

Т - не менше 8 годин.

д) Визначаємо обсяг води, що витрачається при скиданні осаду:

К_р - коефіцієнт розведення осаду при його видаленні (К_р = 1,1).

Таблиця 5.2

Концентрація ущільненого осаду в залежності від початкової

каламутності води

Вміст зважених речовин у вихідній воді, (с),мг/л	Концентрація ущільненого осаду, δ, г/м3
до 100 від 100 до 400 від 400 до 1000 від 1000 до 2500	30000 - 50000 50000 - 70000 70000 - 90000

Діаметр трубопроводу для випуску осаду з відстійника приймаємо 150 - 200 мм.

Згідно визначених параметрів (L,D) обираємо типову конструкцію відстійника серед запропонованих у каталогах сучасного водоочисного обладнання.

5.4 Прояснювачі з шаром змуленого осаду

На прояснювач вихідна вода надходить безпосередньо зі змішувача й проходить знизу вверх крізь шар змуленого осаду, що виділяється з води. У схемах з прояснювачами камери хлоп’єутворення не передбачають. Проектують прояснювач круглої й прямокутної в плані форми (рис.5.9).

Кожний прояснювач має 4 зони: 1) зваженого осаду, 2) прояснення,3) відділення осаду, 4) ущільнення осаду.

Нижче зазначений порядок розрахунку прояснювача коридорного типу з вертикальним ущільнювачем.

1. Визначати площу прояснювача (у плані)

м (5.23)

де:F_з.пр - площа зони прояснення, м²,

F_{з. відд} - площа зони відділення осаду, м²

(5.24)

(5.25)

де: К - коефіцієнт розподілу води між вказаними зонами;

V_з.зв - швидкість висхідного потоку в зоні прояснення, мм/с.

Значення К та V_з.зв приймаємо за табл. 20[4];

α - коефіцієнт зниження швидкості висхідного потоку води в зоні відділення осаду (α = 0,9).

Величина q_{повн/год} визначена за формулою (5.1).

2. Підібрати розміри прояснювача в плані. При цьому необхідно:

а) визначити площу робочої камери:

Обираємо стандартний 6×6, 9×9, 9×12, 12×12.

б) приймаємо ширину камери в_к (в_к- не більше 3,5 м), визначаємо довжину прояснювача L, м;(у стандартного L = 6;9;12)

в) визначаємо ширину ущільнювача осаду:

, м

(стандарт L=2, L=3,4 м)

та загальну ширину прояснювача:

В = 2в_к + в_{з відд} , м (5.26)

(В = 6;9;12)

Обираємо типовий прояснював за розмірами в плані згідно каталогів сучасного обладнання.

Рисунок 5.9 – Прояснювач з циркуляцією осаду коридорного типу:

А – робочий коридор прояснювача; Б – вертикальні ущільнювачі осаду;

1 – шар ущільненого осаду; 2 – перфоровані труби збору проясненої води;

3 – водозбірні жолоби; 4 – зона прояснення води; 5 – шлаковідвідні вікна;

6 – захисні козирки; 7 – шар змуленого осаду;

8 – перфоровані телескопічні водорозподільні труби; 9 – труби скиду осаду;

10 – збірний бічний канал; 11 – засувки регулювання примусового відсмоктування осаду; 12 – відвід води на фільтри

5.5 Фільтри

З відстійників або прояснювачів вода з каламутністю 8-12 мг/л для подальшої обробки надходить на фільтри (рис.5.10), де й закінчується процес її прояснення.

Використовуються фільтри:

а) однопоточні - з рухом води зверху вниз;

б) двопоточні - з одночасним рухом води зверху вниз і знизу вверх.

Однопоточні фільтри застосовують із завантаженням з однорідного фільтруючого матеріалу й з різних матеріалів - двошарові фільтри.

Рисунок 5.10 – Схема відкритого швидкого фільтра з бічною кишенею

1,2 – магістральна труба і відгалуження розподільної системи; 3 – підтримуючий шар гравію; 4 – кварцовий пісок; 5 – водозбірні жолоби; 6 – повітряник; 7 – бічна кишеня; 8, 11 – подача вихідної води і відвід фільтрату; 9, 10 – подача і відвід промивної води; 12 – водостік; 13 – скид першого фільтрату

5.5.1 Порядок розрахунку відкритих швидких фільтрів

1) Визначаємо загальну площу фільтрів

F_ж = (5.28)

де: Q_кор - корисна продуктивність станції, м³/доб (в завданні);

Т - тривалість роботи станцій протягом доби, год; Т = 24 год;

v_рн - розрахункова швидкість фільтрування при нормальному режимі, м/год (приймати за табл. 21[4];

n - число промивань кожного фільтра в добу при нормальному режимі,

n = 2 - 3;

W- інтенсивність промивання, л/с м², приймаємо за табл. 23[4];

t₁ - тривалість промивання, л/год - за табл. 23[4];

t₂ - час простою фільтра у зв'язку із промиванням, год;

t₂ - 0,33 год для однопоточних фільтрів;

t₂ -0,50 год для двопоточних фільтрів;

t₃ - тривалість скиду першого фільтрату, год; t₃ = 0,17год.

2. Визначаємо кількість фільтрів:

N = (5.29)

В разі в результаті розрахунків одержанні дробового числа N збільшити до найближчого цілого числа.

3. Перевірити швидкість фільтрування при форсованому режимі (коли один або два фільтри виключені на ремонт)

v_фр = v_рн , м/год (5.30)

де: N₁ - кількість фільтрів, виключених на ремонт;

N₁ = 1 - на станціях з кількістю фільтрів до 20;

N₁ = 2 - при кількості фільтрів більше 20.

Якщо швидкість v_фр, буде перевищувати допустиму (див.табл. 21[4], то необхідно зменшити v_рн і по ній визначаємо площу фільтрів.

4. Визначаємо площу одного фільтра і його розміри в плані. При площі фільтра більше 30-40 м² необхідно передбачити центральний канал, при меншій площі - без центрального каналу.

5.5.2 Напорні швидкі фільтри

Напорні грубозернисті фільтри використовують для часткового прояснення води, що використовується для технічних потреб, при каламутності вихідної води до 300 мг/л, а з піщаним завантаженням – для питних потреб.

Напірний фільтр представляє собою закритий сталевий резервуар (вертикальний або горизонтальний), розрахований на внутрішній тиск до 6 атм (рис. 5.11). У ряді випадків це дозволяє подавати профільтровану воду в розподільну мережу труб з достатнім напором.

На станціях великої продуктивності доцільно влаштовувати горизонтальні напірні фільтри, тому що при тому ж діаметрі через збільшення довжини циліндричного корпуса вони можуть дати більш значну площу фільтрування. При діаметрі фільтра 3 м і довжині 10 м площа фільтрування досягає 30 м².

Розрахунок напорного фільтра

Визначення площі фільтра. Площа напорного фільтра визначається за формулою:

F = (5.32)

де: Q_доб — продуктивність фільтра (корисна), м³/добу;

Т — тривалість роботи станції протягом доби, год;

v_р.н. - розрахункова швидкість фільтрування, м/год;

n - число промивань фільтрів за добу;

w₁ і t₁ - інтенсивність, л/сек·м² і тривалість, год первинного розпушення фільтруючого завантаження;

w₂ і t₂ - інтенсивність подачі води, л/сек·м² і тривалість, год водоповітряної промивки;

w₃ і t₃ - інтенсивність, л/сек·м² і тривалість відмивки в год;

w₄ і t₄ - тривалість простою фільтра протягом промивки, год.

При заданій корисній продуктивності установки з напорними фільтрами Q_доб =11400 м³/доб, або Q_год = 475 м³/год:

F = =49,98 м³

Кількість напорних фільтрів при площі одного фільтра f = 7,1 м² (див. табл. 47[8]) повинна бути: N = F:f=49,98:7,1 = 7,04.

Рисунок 5.11 - Вертикальні напорні швидкі фільтри з керамзитовим (а) і пінополістирольним (б) завантаженням:

1,5 – відвід і подача промивної води; 2,6 – подача вихідної води і відвід фільтрату; 3 – штуцер для гідравлічного вивантаження фільтруючого завантаження; 4 – люк для завантаження фільтра; 7 випорожнення фільтра; 8 – подача повітря; 9 – водозбірна воронка; 10 – шар фільтруючого завантаження; 11 – розподільна система; 12 – підтримуючий шар гравію; 13 – повітророзподільна система; 14 – система збору промивної води; 15 – сітчасті елементи дренажної системи; 16 – дренаж: 17 – завантаження із зпіненого полістиролу

Приймаємо сім робочих фільтрів і один резервний (якщо кількість робочих фільтрів більше десяти, то повинно бути два резервних фільтри).

На основі проведеного розрахунку обираємо типові фільтри згідно каталогів сучасного водоочисного обладнання.

5.6 Контактні прояснювачі

При каламутності води в джерелі менше 150 мг/л і кольоровості до 150° можна застосовувати одноступінчасту схему очищення води на контактних прояснювачах. У цій схемі камери хлоп’єутворення й відстійники відсутні.

Порядок розрахунку

Контактні прояснювачі КО-3 відрізняються більш високими техніко-економічними показниками, ніж KО-1, тому до проектування приймаємо контактні прояснювачі типу КО-3 з безгравійною трубчастою розподільною системою (БТРС) і напірним каналом із примусовим розподілом води (рис. 5.12).

Рисунок 5.12 – Контактні прояснювачі КО-1(а) і КО-3(б):

1,9 – подача і відвід промивної води; 2,7 – нижнє та верхнє відділення бічної кишені; 3 – розподільна система; 4- шар гравію; 5 – шар піску; 6 – водозбірний жолоб; 8,10 – відвіт фільтрату та подача вихідної води; 11 – повітророзподільна система;

12 – подача повітря на промивку; 13 - струмененапр

В якості фільтруючого завантаження прийняте кварцовий пісок крупністю 0,7 - 2,0 мм. Еквівалентний діаметр вірний 0,9 - 1,4 мм. Коефіцієнт неоднорідності 2,0-2,5.

Висота основного піщаного шару Н_ср= 2000мм, висота шаруючи піску крупністю 34,0 - 2,0 мм Н_ПС = 400 мм (табл. 1[9]). Таким чином, повна висота фільтруючого завантаження становить 2400 мм.Запроектовано водоповітряне промивки контактних прояснювачів з наступним режимом [9]:

1 етап - продувка повітрям з інтенсивністю 18 л/(с·м²) протягом 1,5 хв;

2 етап - спільне водоповітряне промивки з інтенсивністю подачі повітря 18 л/(с·м²), води - 2,5 л/(с·м²) протягом 6 хв;

3 етап - подача води (без продувки) з інтенсивністю 6 л/(с·м²) протягом 5 хв;

4 етап - скидання першого фільтрату протягом 10 хв.

Вода й повітря подаються по різних розподільних системах.

1) Визначення площі і кількості контактних прояснювачів

Площа КО визначається за формулою (п. 6.131, 6.133[4]):

F_ко = Q / (nv_PH – 3,6mW₁t₁ - 3,6mW₂t₂ - m t₃v_PH - m t₄v_PH) (5.33)

де:Т - тривалість роботи станції протягом 1 доби, n = 24год;

v_PH - розрахункова швидкість фільтрування в нормальному режимі,

v_PH = 5м/год

m - число промивань кожного контактного прояснювача в 1 добу при нормальному режимі експлуатації, m = 2;

W₁ - інтенсивність подачі води під час спільної водоповітряної промивки, W₁ = 2,5 л/(с·м²);

t - 6 хв - 0,1 год;

W₂ - інтенсивність подачі води без продувки повітрям, W₂ = 6,0 л/(с·м²);

t₂ - тривалість промивки водою без продувки повітрям,

t₂= 5 хв = 0,083 год;

t ₃- час простою контактного прояснювача у зв'язку із промивкою,

t₃= 0,33 год;

t ₄- час скидання першого фільтра, t₄= 0,17 год.

F_ко = 4200/(24×5–3,6×2×2,5×0,1–3,6×2×6×0,083-2×0,33×5-2×0,17×5) = 383,14м²

2) Орієнтовно кількість контактних прояснювачів визначаємо за формулою:

N = ; N = 9,8 шт.

Контактні прояснювачі на очисній станції розташовуємо у два ряди, у зв'язку із чим приймаємо 10 контактних прояснювачів по 5 штук у кожному ряді. Площа одного контактного прояснювача:

f_ко = F_ко / N = 384,14 / 10 = 38,3 м²

Контактний освітлювач, площа якого перевищує 30 - 40 м², проектується із центральним каналом.

Передбачаємо пристрій контактних прояснювачів зі збірного залізобетону. Розміри КО у плані визначаємо в залежності від типорозмірів обраних конструкцій.

Площа фільтрації контактного прояснювача:

f_ко = 6,8 ×5,8 = 39,44 м²

Загальна площа всіх контактних прояснювачів:

F_ко = f_ко × N = 39,44 ×10 = 394,4 м²

Швидкість при форсованому режимі визначимо за формулою (20[4]), прийнявши кількість контактних прояснювачів, що перебувають у ремонті, рівним 1, тобто:

v_рф = v_PH × N / (N – N₁) = 5×10/(10-1) = 5,55 м/год<6,0 м/год.

Обираємо тип контактного прояснювача та його розміри згідно каталогів сучасного водоочисного обладнання.

5.6. Резервуари чистої води

Прояснена на фільтрах вода надходить у резервуари чистої води, ємність яких орієнтовно можна приймаємо 15 - 25 % від корисної продуктивності станції. Кількість резервуарів не менше двох.

Конструкції й габарити резервуарів обираємо відповідно до типових проектів або за літературними даними каталогів обладнання.

Додаток 1

Генплан майданчику очисних споруд

Варіант 0 Варіант 1

Варіант 2 Варіант 3

Варіант 4 Варіант 5

Варіант 6 Варіант 7

Варіант 8 Варіант 9

Додаток 2

Виписка з ГОСТу 2874-82 "Вода питна"

1.1. Питна вода повинна бути безпечна в епідемічному відношенні, нешкідлива за хімічним складом й мати сприятливі органолептичні властивості.

1.2. Якість води визначається ії властивостями при надходженні у водогінну мережу; у точках водорозбіру зовнішньої й внутрішньої водогінної мережі.

1.3. Мікробіологічні показники вод.

1.3.1. Безпеку води в епідемічному відношенні визначають загальним числом мікроорганізмів і числом бактерій групи кишкових паличок.

1.3.2. За мікробіологічними показниками питна вода повинна відповідати вимогам, зазначеним у табл. 1.

Таблиця 1

Вимоги якості до води питної щодо мікробіологічних показників

Найменування показника	Норматив	Метод випробування
Число мікроорганізмів в 1 мл води, не більше		За ГОСТ 18963-73
Число бактерій групи кишкових паличок в 1 л води (коли-індекс), не більше		За ГОСТ 18963-73

1.4.2. Концентрація хімічних речовин, що зустрічаються в природних водах або які додаються до води в процесі її обробки, не повинна перевищувати нормативів, зазначених у таблиці 2.

Таблиця 2

Допустимий вміст хімічних речовин у природних водах

Назва показника	Норматив	Метод випробування
Алюміній залишковий (Аl),мг/л не більше	0,5	За ГОСТ 18165-81
Берилій (Be), мг/л,не більше	0,0002	За ГОСТ 18294-81
Молібден (Мо), мг/л, не більше	0,25	За ГОСТ 18308-72
Миш'як (As), мг/л, не більше	0,05	За ГОСТ 4152-81
Нітрати (NO3) мг/л, не більше	45,0	За ГОСТ 18826-73
Поліакриламід залишковий,мг/л, не більше	2,0	За ГОСТ19355-74
Свинець (Pв), мг/л, не більше	0,03	За ГОСТ 18293-22
Селен (Se), мг/л,не більше	0,001	За ГОСТ 19413-81
Стронцій (Sr).мг/л,не більше	7,0	За ГОСТ 23950-80
Фтор (F),мг/л, не більше для кліматичних районів:
I та II,	1,5
III	1,2
IV	0,7

1.5.2. Концентрації хімічних речовин, що впливають на органолептичні властивості води, що зустрічаються в природних водах або які додаються до води в процесі її обробки, не повинні перевищувати нормативів, зазначених у табл.3.

Таблиця 3

Допустимий вміст хімічних речовин у природних водах, що впливають на органолептичні властивості води

Назва показника	Норматив	Метод випробування
Водневий показник, рН	6,0-9,0	Вимірюється рН-метром будь-якої моделі зі скляним електродом з похибкою виміру, що не перевищує 0,1 рН
Залізо (Fe), мг/л, не більше	0,3	За ГОСТ 4011-72
Твердість загальна, мг-екв/л, не більше	7,0	За ГОСТ 4151-72
Марганець (Мn) мг/л, не більше	0,1	За ГОСТ 4974-72
Мідь (Cu), мг/л, не більше	1,0	За ГОСТ 4388-72
Поліфосфати залишкові (РО43-), мг/л, не більше	3,5	За ГОСТ 18309-72
Сульфати (S042-), мг/л, не більше		За ГОСТ 4389-72
Сухий залишок, мг/л, не більше		За ГОСТ 18164-72
Хлориди (С1), мг/л, не більше		За ГОСТ 4245-72
Цинк (Zn),мг/л, не більше	5,0	За ГОСТ 18293-72

Примітки:

1. Для водопроводів, що подають воду без спеціальної обробки за узгодженням з органами санітарно-епідеміологічної служби, допускається: сухий залишок до 1500мг/л; загальна твердість до 10 мг-екв/л; залізо до 1 мг/л; марганець до 0,5мг/л.

2. Сума концентрацій хлоридів і сульфатів, виражених у частках гранично припустимих концентрацій кожного із цих речовин окремо, не повинна бути більше 1.

1.5.3. Органолептичні властивості води повинні відповідати вимогам, зазначеним у табл.4.

Таблиця 4