uzdatnianie wody powierzchniowej, Technologia Wody i Ścieków


PROJEKT PRZEJŚCIOWY

Z UZDATNIANIA WODY POWIERZCHNIOWEJ

Charakterystyka fizyko-chemiczna i bakteriologiczna wody surowej:

Temperatura max 180C

Temperatura min 10C

Barwa: 29-36 mg Pt/l

pH: 8,2

Zawiesina og.: 69 mg/l

Żelazo: 0,1 mg Fe/l

Chlorki: 100 mg Cl-/l

Miano Coli:50 0,001ml

Mętność: 66,2-72 NTU

Utlenialność: 2,8 mg/l

Mangan: 0,0 mg Mn/l

Zasadowość 290 mg CaCO3/l

Epichlorohydryna 0,2 μg/l

Chlorki 100 mg Cl/l

Subst. Rozp 240 mg/l

1.Wyznaczenie układu technologicznego

Dla usunięcia zanieczyszczeń zaprojektowano układ technologiczny realizujacy sekwencję procesów:

Do procesu koagulacji zaprojektowano użycie koagulanta PAX -XL 60.Jest to wodny roztwór polichlorku glinu.

2. Obliczenia technologiczne

2.1. Obliczenie indeksu mętności:

Im = 0x01 graphic

gdzie:

Z - zawiesina = 69 [mg/l], dla Cmax;

M - mętność = 72 [NTU], dla Cmax dla Cmax tj. ok. 144 mg SiO2/dm3

Z - zawiesina = 65 [mg/l], dla C90%;

M - mętność = 66,2 [NTU], dla C90% dla C90% tj. ok. 132,4 mg SiO2/dm3

0x01 graphic
zawiesina drobna

0x01 graphic
zawiesina drobna

2.2. Obliczenie dawki koagulanta

2.2.1 Koagulant:

Jako koagulant stosujemy polichlorek glinowy PAX - XL60 - wodny roztwór polichlorku glinu.

MĘTNOŚĆ

[NTU]

20

30

40

50

100

200

DAWKA

[mgAl/l]

2,0

2,5

2,8

3,0

3,5

5,0

Dla mętności 72 NTU przyjęto następującą dawkę koagulanta:

D(M=72[NTU])= 3,2 [mgAl/l ]

Przeliczamy dawkę w glinie na dawkę w PAX-ie:

D= 3 [mg Al./l] = 32,5 [ml PAX/m3]

BARWA

[mgPt/l]

20

40

60

80

100

130

200

DAWKA

[mgAl/l]

1,2

2,0

5,0

6,5

8,0

10,5

16,0

Zgodnie z powyższą tabelką, przyjmuję następującą dawkę koagulanta:

D(B = 36 [mg Pt/l]) = 1,8 [mgAl/l]

Przeliczamy dawkę w glinie na dawkę w PAX-ie

D= 1,8 [mg Al./l] = 18,3 [ml PAX/m3]

Otrzymano następujace dawki

Przyjmujemy dawkę

D= 32,5 [ml PAX/m3]

2.2.2 Magazynowanie koagulanta

Projektuje się dwa zbiorniki do magazynowania PAX o łącznym czasie przechowywania 30 dni. Zbiornik projektujemy na wartość C90%.

B = 29 [mgPt/l] 0x01 graphic
D = 1,6 [mgAl/l]

M = 66,2 [NTU] 0x01 graphic
D = 3,2 [mgAl/l]

Dla D = 3,2 [mgAl/l] 0x01 graphic
D = 32,5 [ml PAX/m3]

Qd = 22800 m3/d

Qh = Qd/ 24 = 22800/24 = 950 [m3/h] = 0,264[m3/s]

Zd - zużycie dobowe PAXu (D = 32,5 [ml PAX/m3])

0x01 graphic

Projektuje się dwa zbiorniki do magazynowania PAX o łącznym czasie przechowywania 30 dni. Zbiornik projektujemy na wartość C90%.

2 zb. → τ = 30 dni

0x01 graphic

0x01 graphic

Dla Vśr zb = 11,1 dobrano zbiornik Metalchem Plasticon o pojemności V= 12,5 m3

Typ - 160 A-C 12,5 A

Długość L = 6650 mm

Wysokość H = 320 mm

Średnica wewnętrzna Dw = 1600 mm

2.2.3 Dobór pomp dawkujących

Pompę dobieramy na pmax

Qmaxp = Qh= (741 l/d ) :24 h = 30,875

Q0x01 graphic
= 0x01 graphic
l/h

Z katalogu dobrano pompę o następujących parametrach:

ProMinent Pompa Meta MTK; typ 04033 o wydajności 34,9 l/h

2.2.4 Sprawdzenie spadku zasadowości

Zas = 290 mg CaCO3 /l

Spadek zasadowości wynosi 5,6 [mg CaCO3/mgAl].

tzn., że spadek przy dawce 3,2 [mgAl/l], wyniesie 3,2∙5,6 = 17,92 [g CaCO3].

Zasadowość po koagulacji:

Zpk =290 - 17,92 = 272,08 [mg CaCO3/l]

Z nomogramu równowagi węglanowo - wapniowej dla pH = 8,2 wynika, że woda po koagulacji znajduje się w strefie wód nie korozyjnych.

3. Wymiarowanie komór szybkiego mieszania

3.1 Objętość komór

Przyjmujemy układ komór jak na szkicu:

Zakładamy, że w czasie awarii jednej z komór, druga przejmie jej funkcję, zapewniając zalecany czas zatrzymania t = 60 sekund

Sumaryczna objętość komór wyniesie:

0x01 graphic

gdzie: tKSM = 60 [s]

Q = 22800 [m3/d] = 950[m3/h] = 0,264 [m3/s]

  1. ΣVksM = 60 * 0,264 m3/s = 15,84 m3

Przyjmujemy ,że wykonane będą dwie komory szybkiego mieszania zatem:

nKSM = 2

Objętość pojedynczej komory wyniesie:

  1. VKSM = ΣVksM / nKSM = 15,84/ 2 = 7,92 m3

3.2. Wymiary komór

Zakładamy, że komora szybkiego mieszania ma kształt walca, w którym centralnie umieszczono mieszadło na pionowym wale.

Zakładamy, że komora ma głębokość czynną zbliżoną do średnicy czyli:

HKSM DKSM

Z zależności:

0x01 graphic

Obliczamy:

Wymiary zaokrąglamy do 5 cm, przyjmujemy zatem D = 2,2 [m], a głębokość czynna jest równa średnicy czyli H = 2,2 [m].

0x01 graphic

Różnica pomiędzy VKSM a V wynosi 5,5 %.

3.3. Szkic wymiarowy

3.4. Elementy składowe komory szybkiego mieszania

3.4.1. Koryto obwodowe

Założenia:

- bk ≈ hk, ale bk ≥ 0,3 [m];

- prędkość wody w korycie vk = 0,5 ÷ 0,7 [m/s] - wybieram v = 0,6 [m/s];

- koryto wymiarujemy na przypadek całości przepływu przez jedną komorę szybkiego mieszania.

0x01 graphic

bk = hk = 0x01 graphic

Przyjmuje bk = 0,5 [m], zatem hk =0,44 [m].

3.4.2. Otwory przelewowe

  1. do obliczeń przyjęto :

∅ = 0,1 [m]

  1. Sumaryczna powierzchnia otworów w jednej komorze

0x01 graphic

  1. ilość otworów

0x01 graphic

  1. odległości pomiędzy osiami otworów

0x01 graphic

0,4 > 1,5∙0,1

0,4 > 0,15

Warunek został spełniony.

3.4.3. Przewody doprowadzające

  1. średnice przewodów wyznaczymy z zależności

0x01 graphic

W przewodach doprowadzających i odprowadzających przyjmujemy prędkość w zakresie 0,8÷1,2 [m/s] - przyjmuję 1,0 [m/s].

Obliczenia prowadzimy dla:

- przewodu głównego (Q) - D = 500 [mm];

ddop= 0x01 graphic
z pompowni

ddop,odp=0x01 graphic
m - doprowadzenie i odprowadzenie z KSM

Sprawdzenie poprawności obliczeń:

bk > D1Q

bo 0,47 > 0,28

3.4.4. Dobór mieszadła

Dla V= 7,92 m3 dobrano mieszadło typu VRE 3040-200

Ø D = 1000 mm

Ht = 2150 mm

3.4.5. Dobór armatury

Z katalogu dobrano armaturę:

Dobrano zasuwy QUART 2000 na rurociągach:

rurociąg dop. (Z1): ddop =500 mm ,H = 1070 mm , L =700 mm , D0= 715 mm

rurociąg dop. i odp. (Z2): ddop,odp =400 mm , H = 880 mm , L =600 mm , D0 =580 mm

4. Komory flokulacji

4.1. Objętość komór flokulacji

Przyjmujemy układ komór jak na szkicu:

Parametry projektowe komór flokulacji:

a)sumaryczna objętość komór flokulacji

Sumaryczna objętość komór wyniesie:

0x01 graphic
m3/s

Dla τKF = 20 minut:

0x01 graphic
= 316,8 m 3 ≅ 317 0x01 graphic

Przyjmuję liczbę komór flokulacji: nKF = 4

b)Objętość pojedynczej komory wyniesie

V0x01 graphic
= 0x01 graphic
m3

4.2. Wymiary komór

Z zależności pomiędzy objętością komory a powierzchnią rzutu obliczymy:

F0x01 graphic
= 0x01 graphic
m2

0x01 graphic
m

Przyjmuję: B = L = 4,5 m

Obliczenie sprawdzające:

VKF(rzecz) = B × L × H = 4,5 × 4,5 × 4,0 = 81 m3

H:B:L = 4,5:4,5:4

Obliczenie sprawdzające pracę komór w warunkach awarii:

0x01 graphic
= 0x01 graphic
min

Przyjęty układ zapewnia prawidłową pracę także w warunkach awarii.

Obliczenia dodatkowe

Prędkości w przewodach doprowadzających i odprowadzających

0x01 graphic
m/s

Średnice przewodów wyznaczamy z zależności jak dla komór szybkiego mieszania.

0,2÷0,3 [m/s] - przyjęto 0,3 [m/s];

Średnice doprowadzające wodę do komór flokulacji

Q całkowite =0,264 m3/s

Odcinek rurociągu

Qrz

[m3/s]

Średnica obliczona

d [mm]

Średnica dobrana

d' [mm]

Prędkość przyjęta

V [m/s]

Prędkość rzeczywista

Vrz [m/s]

Przewód doprowadzający

do KF - d1

Q/2= 0,132

390

400

1,1

1,05

Przewód doprowadzający

do KF - d4

1/4 Q =0,065

280

300

1,0

0,93

Średnice przewodów odprowadzających:

Odcinek rurociągu

Qrz

[m3/s]

Średnica obliczona

d' [mm]

Średnica dobrana

d'' [mm]

Prędkość przyjęta

V [m/s]

Prędkość rzeczywista

Vrz [m/s]

Przewód wyprowadzający

od KF - d'1=d5

Q/4=0,065

530

550

0,3

0,27

Przewód wyprowadzający

od KF - d'4

Q/2= 0,132

748

750

0,3

0,29

Mieszadło

Z katalogu dobrano mieszadło typoszeregu FRE 2500

Parametry mieszadła: średnica DM= 2500 mm

wysokość HT = 3640 mm

Armatura

Z katalogu dobrano armaturę:

Dobrano zasuwy (nr kat.111/N) na rurociągach:

rurociąg dop. (Z3): ddop =300 mm , H = 1011 mm , L =270 mm , D0= 400 mm

rurociąg odp. (Z1): dodp =550 mm , H = 1380 mm , L =350 mm , D0 =620 mm

Komora flokulacji - szkic wymiarowy

5. Osadnik pokoagulacyjny

dane:

Q=22800 m3/d = 950 [m3/h]

Dk = 32,5 [ml PAX/ m3]

5.1. Długość osadnika

0x01 graphic

gdzie: α - wskaźnik zapasu > 1 ⇒ obliczono i przyjęto α = 1,5

H - średnia głębokość części przepływowej osadnika (2 ÷ 4) m ⇒ H = 3 m

u - prędkość opadania zawiesin [m/s] - dla Z = 27 g/m3 ⇒ u = 0,45 mm/s

V - pozioma prędkość przepływy wody w osadniku mm/s

V = k ∗ u

L/H = 15 - wydłużenie ⇒ stąd k = 10

Zatem pozioma prędkość przepływu:

V = 10 ∗ 0,45 = 4,5 mm/s

Współczynnik zapasu wynosi :0x01 graphic

Przyjmując średnią głębokość osadnika H = 3 m długość osadnika wyznaczam z zależności

L = 0x01 graphic

5.2.Powierzchnia osadników w rzucie

0x01 graphic
m2

gdzie: α = 1,5

Q = 950 m3/h

u = 0,45 [mm/s]

F=0x01 graphic
≈880 m2

5.3.Szerokość osadnika

Sumaryczna szerokość wszystkich osadników:

0x01 graphic
m

Przyjmuję 4 osadniki o szerokości każdego z nich wynoszącej Bi = 5 m

5.4. Wysokość osadnika

HC = H + hk + ho - wysokość całkowita

gdzie: H =3,0 m - średnia wysokość części przepływowej

hk = (0,3 ÷ 0,5) m ⇒ hk = 0,4 m - wysokość wzniesienia osadnika ponad zwierciadło wody

ho = (0,4 ÷ 0,7) m ⇒ ho = 0,6 m - wysokość części osadnika przeznaczonej na osad

HC = 3,0 + 0,4 + 0,6 = 4,0 m

Spadek dna osadnika w kierunku do wlotu wody do osadnika wynosi: i = 2 %

Zatem:

H0x01 graphic
'=0x01 graphic

0x01 graphic

5.5. Sprawdzenie wartości liczb kryterialnych

Liczba Reynoldsa

0x01 graphic

gdzie: V = 4,5 [mm/s] = 4,5 ∗10-3 m/s

ν - kinematyczny współczynnik lepkości wody - dla t = 0 0C ⇒ ν = 1,78 ×10-6 m2/s

Rh - promień hydrauliczny [m]

R0x01 graphic
= 0x01 graphic

zatem:

R0x01 graphic
=0x01 graphic
< 12500 ⇒ ruch przejściowy

Liczba Froude'a

F0x01 graphic
= 0x01 graphic
> 10-6 ⇒ ruch stabilny

5.6. Doprowadzenie wody do osadnika

W celu zapewnienia równomiernego rozprowadzania wody w poprzecznym przekroju osadnika oraz dla wyeliminowania w możliwie największym stopniu zawirowań i martwych przestrzeni projektuję dopływ wody przez przegrodę perforowaną. Zaleca się, żeby otwory umieszczone były na wysokości 0,75 HC' = 3,4 m licząc od zwierciadła wody.

0x01 graphic
m2

gdzie: Q = 950 m3/h

n = 4

VO = (0,12 ÷ 0,24) ⇒ VO = 0,2 m/s - prędkość przepływu wody przez otwór

0x01 graphic
m2

Przyjmuję średnicę otworu do = (0,05 ÷ 0,10) m ⇒ d = 0,1 m

Powierzchnia pojedynczego otworu:

0x01 graphic
m2

n0x01 graphic
=0x01 graphic
otworów

Przyjmuję no = 40 otwory, które zostały rozmieszczone:

Odległość między otworami w poziomie:

e'= e0x01 graphic
=0x01 graphic
m

Odległość między otworami w pionie:

e”= e0x01 graphic
=0x01 graphic
m

5.7. Odprowadzenie wody z osadnika

Do odprowadzenia wody uzdatnionej z osadników zastosowano koryta zbiorcze umieszczone w poprzek osadnika. Dopływ do koryt odbywa się przez przelew Thomsona. Obciążenie krawędzi przelewu nie powinno przekraczać qk = 30 m3/h×m.

l0x01 graphic
=0x01 graphic
m

Przy szerokości osadnika B = 5 m przyjęto jedno koryto zasilane dwustronnie. Rzeczywista długość koryt przelewowych wynosi 10 m.

q0x01 graphic
=0x01 graphic
m3/h×m

Warunek został spełniony:

qk = 23,75 m3/h×m < qdop = 30 m3/h×m

Odległość między korytami:

a = 0,7H = 0,7*3 = 2,1m

Koryta są wyposażone w przelewy pilaste.

5.8. Obliczenie koryt zbiorczych

Przekrój czynny koryta o dwustronnym zasilaniu:

0x01 graphic
m2

gdzie: Vk = 0,6 m/s - założona prędkość przepływu

f0x01 graphic
=0x01 graphic
m2

Przyjęto wymiary koryt:

- dla koryt zasilanych dwustronnie

5.9. Obliczenie komory osadowej

Objętość zatrzymanego osadu:

0x01 graphic
m3

gdzie: T = (8 ÷ 24) h ⇒ T = 8 h - czas, w którym osad jest gromadzony w komorze

Co = 10 g/m3

Cp - koncentracja zawiesin w wodzie doprowadzonej do osadnika z uwzględnieniem zawiesin dostających się do wody w wyniku koagulacji g/m3

Cp = Z + 3,6 × Dk + 0,25 × B + 0,6 × Dw g/m3

gdzie: Z = 69 g/m3 - zawiesina

Dkmax = D = 32,5 mg PAX/m­3- dawka koagulanta

Dw = 0 - dawka wapnia

Bmax = 36 mg Pt/l - barwa

Cp = 69 + 3,6 × 32,5 + 0,25 × 36 + 0,6 × 0 = 195 g/m3

Przy Cp = 195 g/m3 i założonym czasie zagęszczania T = 12 h z tablic odczytano wartość
COS = 27000 g/m3

V0x01 graphic
= 0x01 graphic
m3

Ze względów konstrukcyjnych przyjęto komorę osadową o kształcie ostrosłupa ściętego prawidłowego czworokątnego o następujących wymiarach:

Wysokość komory osadowej:

h0x01 graphic
= 0x01 graphic
m

Objętość komory osadowej:

0x01 graphic
m3

Ponieważ objętość komory osadowej przekracza objętość osadu zatrzymywanego w ciągu 8 h to rzeczywisty czas zagęszczania wyniesie:

T ` =T 0x01 graphic
h

Różnica T' oraz T < 15%T

Armatura

Z katalogu dobrano armaturę:

Dobrano zasuwy (nr kat.111/N) na rurociągach:

rurociąg dop. (Z4): ddop =600 mm , H = 1548 mm , L =390 mm , D0= 725 mm

rurociąg odp. (Z5): dodp =350 mm , H = 1121 mm , L =290 mm , D0 =460 mm

6.Projektowanie filtrów pospiesznych otwartych

6.1. Charakterystyka złoża filtracyjnego

  1. wysokość złoża przyjęto H= 0,2 m

  2. warstwa podtrzymująca żwirowa o wysokości 0,4 m o następującym uziarnieniu

6.2. Obliczenie powierzchni liczby filtrów

Całkowita wymagana powierzchnia filtrów:

0x01 graphic
F= 0x01 graphic
0x01 graphic

gdzie:

Vf - obliczeniowa prędkość filtracji [m/h] ( przy normalnym obciążeniu filtrów)

T - nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby [h/d]

t1 - średni czas wyłączenia filtra z efektywnego działania w związku z jego płukaniem[h]

t2 - średni czas płukania filtra [h]

n - liczba płukań każdego filtra na dobę [d-1]

q - intensywność płukania wodą filtra ustalana dla danego uziarnienia i wymaganego stopnia ekspansji złoża stosownie do sposobu płukania [dm3/sm2]

Przyjęto wielkości do projektu:

Q= 22800 m3/d

Vf = 6,5 m/h

T= 24 h

t1 = 15 min = 0,25 h

t2 = 6 min = 0,1 h

q = 10 [dm3/sm2]

F= 0x01 graphic
= 151 m2

F= 151 m2- całkowita powierzchnia filtrów

Uwzględniając zalecenia dotyczące powierzchni ( filtra pojedynczego= nie więcej niż 40 m2) oraz liczby filtrów( nie mniej niż 4 szt.) przyjęto N= 4 filtrów

f1= F/N = 151/4 = 37,8 m2

-wymiary pojedynczego filtra :Bf = 5m -szerokość filtra, Lf = 8m - długość filtra

Zakładając ,że po płukaniu poddawany jest tylko jeden filtr , prędkość filtracji w warunkach przeciążenia filtrów wyniesie:

Vfp = Vf(rzecz)0x01 graphic
= 5,6* 4/3 = 7,4 m/h

Wartość Vfp = 7,2 m/h jest zgodna z zaleceniem : Vfp = 5,5- 7,5 m/h

Ostatecznie przyjęto filtry o wymiarach B = 5m-szerokość , L= 8 m długość

6.3. Drenaż filtrów

Zaprojektowano drenaż płytowy z dyszami do płukania wodno -powietrznego. Czasza dyszy posiada 36 szczelin o wymiarach 0,8 cm x 1 mm co daję łączną powierzchnię szczelin:

fd = 288 *10-6 m2

Fd = F0x01 graphic
[m2]

Gdzie:

F- powierzchnia jednego filtra F=40 m2

p- stosunek powierzchni otworów w dyszach do powierzchni filtra, przyjęto p = 1,2%

Fd =40 *0,012= 0,48 m2

n = 0x01 graphic
=0x01 graphic
= 1667 sztuki

n1 = 40* 49 = 1960 sztuk

6.4.Zapas wody do płukania

Przyjęto intensywność płukania q = 10 [l/s m2]

Założona maksymalna wartość ekspansji = 20 % , co przy jednostkowej powierzchni filtra F=40 m2 daje ilość wody niezbędnej do płukania:

Qwpł = F * q = 40 *10 = 400 [l/s]= 24[ m3/min]

Co przy założeniu zalecanego czasu płukania t2 = 6 min daje

V= Qwpł * t2 = 24 * 6 = 144 [m3]

Pojemność rezerwowa na wodę do płukania filtrów powinna wystarczać na 1,5 - 2 płukań.

Przyjęto 2 płukania

Vzbpł = 2* 144 = 288 [m3]

O taką wielkość należy powiększyć pojemność zbiornika na wodę czystą, z tego bowiem zbiornika pompy pobierać będą wodę do płukania .

6.5.Płukanie powietrzem

Założono intensywność płukania powietrzem qp = 20[ l/s m2]

Ilość powietrza do płukania:

Qp = qp * F * 3,6= 20 * 40* 3,6= 2880 [m3/h]

Straty ciśnienia powietrza na rurociągu dopływowym, w drenażu rozdzielczym, w otworach, na przepływie powietrza przez warstwę filtracyjną wynoszą około 0,2 m H2O

6.6. Koryta zbiorcze

Zaprojektowano koryta zbiorcze o przekroju złożowym : w górnej części o ścianach pionowych , a w dolnej części o kształcie trójkąta. Przyjęto nk= 2 koryta zbiorcze w odległości między osiami 2,2 m. Koryta zbiorcze mają spadek dna w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu wody po płukaniu wynoszący 2% . Jednym korytem zbiorczym odprowadzana będzie woda po płukaniu w ilości :

qk = q / nk = 0,4/2 = 0,2 m3/s = 200 dm3/s

Do określenia wymiarów koryt zbiorczych skorzystano z nomogramu. Wartość parametru pomocniczego x wynosi x = 29 cm

Minimalne wzniesienie krawędzi koryt zbiorczych ponad powierzchnię złoża filtracyjnego. Przyjmując projektowaną ekspansję e = 20% i wysokość warstwy filtracyjnej H = 0,7 m:

∆hk=0x01 graphic
+ 0,25 =0x01 graphic
+0,25 = 0,4

Wysokość warstwy wody nad krawędzią koryt;

6.7. Kanał zbiorczy

Do zbiornika wody po płukaniu z wszystkich koryt przewidziano kanał zbiorczy umieszczony po stronie galerii rur . Przyjęto kanał zbiorczy o szerokości Bkz = 0,7 m, głębokość tego kanału mierzona od dna koryta wynosi :

Hkz≥0,80x01 graphic
+ 0,2 [m], tj. Hkz = 0,80x01 graphic
+ 0,2 = 0,75 [m]

6.8. Prędkości wody w rurociągach

Q = 0,264 m3/s , v = 1 m/s

Do 1 i 2 filtra

Średnica rurociągu: d = 0x01 graphic
= 0,579m 0x01 graphic
≈0,6 m

Sprawdzenie; v =0x01 graphic
= 0,93 m/s-prędkość mieści się w zalecanym przedziale

Do 3 filtra : v = 1,1 m/s

Średnica rurociągu: d =0x01 graphic
= 0,451 ≈ 0,5m

Spr. v = 0,89 m/s

D0 4 filtra : v = 1,2 m/s

Średnica rurociągu: d = 0x01 graphic
= 0,300 m ≈0,3 m

Spr. v = 1,14 m/s

Dla rurociągu wody przefiltrowanej przyjęto te same średnice rurociągów z tym że rozstaw jest na odwrót.

v= 16 m/s , Q = 0,264m3/s

d=0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0,144=0,15 m

spr. v 15 m/s

Q wpł = 24 m3/min= 0,4 m3/s, v = 1,5 m/s

d=0x01 graphic
= 0,582 m= 0,600 m

spr. v = 1,42 m/s

V= 1,6 m/s

d=0x01 graphic
= 0,458 m= 0,500 m

7. Układ ozonowania

Dane:

Parametry projektowe:

Przyjęto dwa generatory ozonu, w przypadku awarii jeden przejmuje funkcję obu generatorów.

7.1 Podział funkcjonalny komory ozonowania

Wprowadzenie ozonu do wody odbywać się będzie w komorach ozonowania połączonych równolegle. Minimalna ilość komór = 2

Każda komora podzielona jest na strefy, przez które kolejno przepływa woda.

Podział funkcjonalny komory ozonowania:

komora ozonowania podzielona jest na trzy strefy, w których przepływ następuje od góry do dołu:

Strefy: wstępna i dezaktywacji mikroorganizmów są wyposażone w dyfuzory ceramiczne pozwalające na wprowadzenie ozonu do wody.

Zmiana kierunku przepływu odbywa się kanałami (strefami pionowymi) z prędkością przepływu 0,02-0,1 m/s.

Komora ozonowania - uproszczony szkic poglądowy

7.2. Dobór ozonatora

Dane wyjściowe:

Dawka maksymalna: 2 gO3/dm3

Projektowana przepustowość stacji: 22800 m3/d

Dobowe zapotrzebowanie ozonu: DO3 = 2*22800*0,001 = 45,6 kg/d

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na ozon: GO3 = 45,6 /24 = 1,9 kg/h = 1900 g/h

Wydajność nominalna jednego ozonatora powinna być nie niższa niż 0,95 kg/h.

Przyjęto dwa ozonatory typu TRAILIGAZ OZC 1050

Przy wytwarzaniu ozonu z powietrza wydajność pojedynczego urządzenia wynosi:

QO3 = 2560gO3/h

Produkcja z dwóch urządzeń: ΣQO3 = 5,12 kgO3/h

Przy wyłączeniu jednego generatora możliwe będzie osiągnięcie dawki ozonu:

DR = 2560 / 950 = 2,69 gO3/m3

7.3. Wymiary komory ozonowania

Długość każdej ze stref funkcjonalnych komory ozonowania:

0x01 graphic

gdzie: τi - czas zatrzymania w i-tej strefie [minut]

Q - minutowy przepływ przez pojedynczą komorę [m3/min] Qmin = 7,9 m3/min

Bi - szerokość pojedynczej komory [m]

H- średnia głębokość czynna komory [m]

Przyjęto:

B = 3m

H = 4,0 m

7.3.1 Strefa wstępna

Czas zatrzymania τ1 = 4min

0x01 graphic

7.3.2. Strefa dezaktywacji mikroorganizmów

Czas zatrzymania τ2 = 8min

0x01 graphic

7.3.3. Strefa usunięcia nadmiaru ozonu

Czas zatrzymania τ3 = 10 min

0x01 graphic

7.3.4. Strefy zmiany kierunku przepływu

v0 = 0,05 m/s = 3 m/min

Wymiary przekroju poprzecznego strefy wynikają z wymiarów komory:

B = 3m

H = 4,0 m

Długość strefy zmiany kierunku

0x01 graphic

0x01 graphic

Całkowita długość komory przy założeniu, że ścianki dzielące strefy mają grubość 0,2m.

SL = L1 + L2 + L3+ 3*Ls+ 5*0,2 =

= 2,6 + 5,3+6,6+3*0,9+5*0,2 = 18,2 m

8. Filtry węglowe

Zaprojektowano filtry węglowe po ozonowaniu.

Wypełnienie węglem drobnoziarnistym.

Prędkość filtracji oraz wysokość warstwy filtracyjnej zapewniające wymagany efekt oczyszczania wody oraz czas zatrzymania bez wypełnienia (EBCT) przyjęto zgodnie z danymi zawartymi w literaturze.

8.1. Charakterystyka złoża filtracyjnego

8.1.1 Zasady wymiarowania filtra węglowego

    1. Wymiary geometryczne, powierzchnia i liczba filtrów wg prędkość filtracji

    2. Wymiary i wysokość złoża przyjęto wg wyznaczonego EBCT

    3. Warstwa podtrzymująca wg projektu filtra pospiesznego

    4. Oszacowanie czasu pracy wg założonego WWW

8.2 Obliczanie powierzchni i liczby filtrów

Całkowita wymagana powierzchnia filtrów

0x01 graphic

gdzie:

Vf - obliczeniowa prędkość filtracji [m/h] (przy normalnym obciążeniu filtrów)

T - nominalny czas pracy filtrów w ciągu doby [h/d]

n - ilość płukań każdego filtru na dobę [d-1]

t1 - średni czas wyłączenia filtru z efektywnego działania w związku z jego płukaniem [h]

t2 - średni czas wyłączenia filtru [h]

q - intensywność płukania wodą filtru ustalana dla danego uziarnienia i wymaganego stopnia ekspansji złoża stosownie do sposobu płukania [dm3/sm2] (dla średniej temperatury)

Zasady szczegółowe:

Z1: Prędkość liniowa (prędkość filtracji) 10-20 m/h.

Przyjęto następujące wielkości:

0x01 graphic

Dobór ilości filtrów - ze względów ekonomicznych prowadzony jest w oparciu o następujące zasady:

  1. wymiary filtrów w rzucie są identyczne jak filtrów piaskowych, jeśli jest możliwe stosuje się tę samą wysokość konstrukcyjną

  2. nie stosuje się filtrów rezerwowych, oblicza się za to prędkość filtracji przy wyłączeniu jednego z filtrów, tak aby nie przekroczyła ona 20-25 m/h

Ponieważ filtry piaskowe mają wymiary:

zatem jednostkowa powierzchnia filtra wynosi:

f1w = 40 m2

Przyjęto: 2 filtry o łącznej powierzchni 80 m2 i następujących parametrach pracy:

8.3. Obliczenia sprawdzające zwymiarowanie złoża metodą ETBC

Stąd wymagana pojemność łączna złóż:

Vzw = (Qd/24)*(tk/60) = (22800/24)*(10/60) =158,3 m3

H = Vzw / F = 158,3/80 = 1,98 m

Razem nad warstwą podtrzymującą 5,42 m.

8.4 Oszacowanie czasu wyczerpania zdolności sorpcyjnych metodami: pojemności sorpcyjnej oraz WWW

8.4.1 Założenia do prowadzenia procesu

Cel stosowania: usuwanie epichlorohydryny

Z tabeli odczytano: WWW = 100000 m3/m3

Skład wody surowej: stężenie epichlorohydryny = 0,20 μg/l

Dopuszczalne stężenie = 0,1 μg/l

Założona wartość wskaźnika w wodzie oczyszczonej:

Stężenie= 0,0000008 g/m3 (80% dopuszczalnej wartości).

Dobrano wegiel :

8.4.3. Obliczenie parametrów kontrolnych

Obliczamy okres między regeneracyjny wg wskaźnika WWW

  1. pojemność łączna złóż Vzw = 158,3 m3

  2. zdolność sorpcyjna wg Σ WWW= Vzw * WWW = 158,3*100000 = 15830000

  3. okres międzyregeneracyjny T = Σ WWW/ Qd = 15830000/22800 = 694 d

8.5. Obliczenia i wymiarowanie pozostałych elementów

8.5.1. Drenaż filtrów

Zaprojektowano drenaż płytowy z dyszami do płukania wodno -powietrznego. Czasza dyszy posiada 36 szczelin o wymiarach 0,8 cm x 1 mm co daję łączną powierzchnię szczelin:

fd = 288 *10-6 m2

Fd = F0x01 graphic
[m2]

Gdzie:

F- powierzchnia jednego filtra F=40 m2

p- stosunek powierzchni otworów w dyszach do powierzchni filtra, przyjęto p = 1,2%

Fd =40 *0,012= 0,48 m2

n = 0x01 graphic
=0x01 graphic
= 1667 sztuki

n1 = 40* 49 = 1960 sztuk

8.5.2 Zbiornik płuczący (wodny) - rezerwa w zbiorniku końcowym

Przyjęto intensywność płukania q = 10 [l/s m2]

Założona maksymalna wartość ekspansji = 20 % , co przy jednostkowej powierzchni filtra F=40 m2 daje ilość wody niezbędnej do płukania:

Qwpł = F * q = 40 *10 = 400 [l/s]= 24[ m3/min]

Co przy założeniu zalecanego czasu płukania t2 = 6 min daje

V= Qwpł * t2 = 24 * 6 = 144 [m3]

Pojemność rezerwowa na wodę do płukania filtrów powinna wystarczać na 1,5 - 2 płukań.

Przyjęto 2 płukania

Vzbpł = 2* 144 = 288 [m3]

O taką wielkość należy powiększyć pojemność zbiornika na wodę czystą, z tego bowiem zbiornika pompy pobierać będą wodę do płukania .

8.5.3 Płukanie wodą i powietrzem

Układ płukania filtrów - wykorzystanie układu do płukania filtrów piaskowych - z zastosowaniem reduktorów ciśnienia.

Założono intensywność płukania powietrzem qp = 20[ l/s m2]

Ilość powietrza do płukania:

Qp = qp * F * 3,6= 20 * 40* 3,6= 2880 [m3/h]

Straty ciśnienia powietrza na rurociągu dopływowym, w drenażu rozdzielczym, w otworach, na przepływie powietrza przez warstwę filtracyjną wynoszą około 0,2 m H2O

8.5.4 Koryta zbiorcze

Zaprojektowano koryta zbiorcze o przekroju złożowym : w górnej części o ścianach pionowych , a w dolnej części o kształcie trójkąta. Przyjęto nk= 2 koryta zbiorcze w odległości między osiami 2,2 m. Koryta zbiorcze mają spadek dna w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu wody po płukaniu wynoszący 2% . Jednym korytem zbiorczym odprowadzana będzie woda po płukaniu w ilości :

qk = q / nk = 0,4/2 = 0,2 m3/s = 200 dm3/s

Do określenia wymiarów koryt zbiorczych skorzystano z nomogramu. Wartość parametru pomocniczego x wynosi x = 29 cm

Minimalne wzniesienie krawędzi koryt zbiorczych ponad powierzchnię złoża filtracyjnego. Przyjmując projektowaną ekspansję e = 20% i wysokość warstwy filtracyjnej H = 0,7 m:

∆hk=0x01 graphic
+ 0,25 =0x01 graphic
+0,25 = 0,4

Wysokość warstwy wody nad krawędzią koryt;

8.6. Prędkości wody w rurociągach:

V= 1 m/s

    1. Q = 0,264 m3/s

d= 0x01 graphic
= 0,579

drz = 0,6 m

vrz = 0,93

    1. Q/2= 0,132

d= 0,40

drz = 0,4 m

vrz = 1,05

Dla rurociągu wody przefiltrowanej przyjęto te same średnice rurociągów z tym że rozstaw jest na odwrót.

v= 16 m/s , Q = 0,264m3/s

d=0x01 graphic
= 0x01 graphic
= 0,144=0,15 m

spr. v 15 m/s

Q wpł = 24 m3/min= 0,4 m3/s, v = 1,5 m/s

d=0x01 graphic
= 0,582 m= 0,600 m

spr. v = 1,42 m/s

V= 1,6 m/s

d=0x01 graphic
= 0,458 m= 0,500 m

Pompa

Pompa II stopnia służy do przepompowania wody z filtrów piaskowych do filtrów węglowych. Nie ma zastrzeżeń przeciwdyspersyjnych jak w przypadku osadnik - filtr. Przyjmuje się wysokość podnoszenia wskaźnikowo ok. 7 m słupa wody.

9. Układ dezynfekcji z wykorzystaniem dwutlenku chloru

9.1. Dane:

Parametry projektowe:

Dwa generatory dwutlenku chloru, w przypadku awarii jeden przejmuje funkcję obu generatorów.

Wytwarzanie dwutlenku chloru w generatorze na miejscu dawkowania z chlorynu sodowego i kwasu solnego.

9.2. Dobór generatora dwutlenku chloru

Dawka maksymalna: 0,8 gClO2/dm3

Projektowana przepustowość stacji: 22800 m3/d =950 m3/h

Dobowe zapotrzebowanie dwutlenku chloru: DClO2 = 0,8*22800*0,001 = 18,2 g ClO2/d

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie dwutlenku chloru: GClO2 =18,2/24= 0,760 kg ClO2/h

Wydajność nominalna jednego generatora powinna być nie niższa niż 0,76 kg/h

Przyjęto dwa chloratory typu Prominent CDka 1500

Parametry chloratora: max. wydajność 1500 gClO2/h - dla reagentów niskostężonych

wymiary każdego z generatorów:

Wysokość HCl = 1850 mm

Szerokość WCl = 1300 mm

Głębokość DCl = 430 mm

Masa pojedynczego generatora 135 kg

Obliczenie zużycia reagentów

Stechiometria wytwarzania

4HCl + 5NaClO2 4ClO2 + 5NaCl + H2O

4(1+35,5)g + 5(23+35,5+2*16) 4(35,5+2*16) g

14g + 452g 270g

1g ClO2 = 0,541 g HCl + 1,674 g NaClO2

Wytworzenie 1 g ClO2 wymaga zużycia:

9% roztwór HCl 1g ClO2 = 0,541*11,1 = 6,01 cm3 HCl

7,5% roztwór NaClO2 1g ClO2 = 1,674*13,3 = 22,26 cm3 NaClO2

Wytworzenie dobowej ilości zużywanego dwutlenku chloru wymaga zużycia następującej ilości reagentów:

9% roztwór HCl 18,2 kg ClO2 = 109,38 dm3 HCl/d

7,5% roztwór NaClO2 18,2 kg ClO2 = 405,132 dm3 NaClO2/zbiorników

Zapas 30-dniowy:

9% roztwór HCl 30*109,38 = 3281,4 dm3 HCl

7,5% roztwór NaClO2 30*405,132 = 12154 dm3 NaClO2

Dobór zbiorników do magazynowania

Wybrany producent: Metalchem Plasticon typ AC-A

z laminatu poliestrowo-szklanego (TWS)

Do gromadzenie HCl:

Dwa zbiorniki typ 120 AC - 4 A

Objętość 4 m3

Średnica 1,2 m

Długość 4,195 m

Do gromadzenie NaClO2:

Dwa zbiorniki typ 160 AC - 6,3 A

Objętość 6,3 m3

Średnica 1,6 m

Długość 3,65 m

10. ODSTOJNIK

10.1. Ilość popłuczyn

V= q ⋅ n⋅ ΣF ⋅ tpT

gdzie:

q - intensywność płukania [m3/m2⋅s]

n- ilość płukań w dobie

ΣF - powierzchnia wszystkich filtrów [m2]

tpT - czas płukania [s]

V= 0,01 ⋅ 1 (4* 40) ⋅360 = 576 [m3/d]

10.2. Ilość osadu z osadników

Objętość osadu z 1 osadnika Vos = 19,52 m3 co 12 godzin tj. 39,04 m3 na dobę. Przy liczbie czterech osadników Vos = 156 m3/dobę.

V = V+ Vos

V = 576 + 156 = 732 [m3]

Zaprojektowano dwa odstojniki o wymiarach:

Osad po 24 godzinnym czasie grawitacyjnego zagęszczania odprowadzić należy na laguny lub poletka, z których będzie usuwany okresowo. Ciecz nadosadową po zagęszczaniu osadu należy po zdekantowaniu odprowadzić do odbiornika poniżej ujęcia lub kanalizacji.

ZBIORNIK WODY CZYSTEJ

Zaprojektowano zbiornik terenowy składający się z komory wodnej i komory zasuw. Pojemność użytkowa zbiornika wynosi 30% wydajności dobowej zakładu oczyszczania wody tj. 6840 m3. Zbiornik będzie miał kształt prostokątny o następujących wymiarach:

h0 = 0,5 m

hk = 6,0 m

bz = 28 m

lz = 41 m

VZb = 6888 m3

0x08 graphic

0x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Podst uzdatniania wody i ścieków W1
Uzdatnianie wody - Odgazowanie (1), Technologia Wody i Ścieków
wody powierzchniowe opis, technologia wody i sciekow Jachimko
instrukcja bhp przy magazynowaniu i stosowaniu chloru w oczyszczalni sciekow i stacji uzdatniania wo
wersja do nauki, Studia - inżynieria & ochrona środowiska (inż. mgr.), Technologie wody i ścieków, P
analiza wody, technologia wody i sciekow Jachimko
ZWIĄZKI REFRAKCYJNE I METODY ICH USUWANIA ZE ŚCIEKÓW, Technologia Wody i Ścieków
spr woda3 próbki, technologia wody i sciekow Jachimko
azotany, Technologia Wody i Ścieków
Bilans jonowy, AGH, SEMESTR 3, TECHNOLOGIE OCZYSZCZANIA WODY I ŚCIEKÓW, Ćwiczenie 3
Technologia sciekw Wyklady-sciaga, do Szkoły, matura, praca mgr i podyplom., encyklopedie, ściągi, T
Projekt oczyszczalni sciekow Lukasz Jankowsk-Kate made, Technologia Wody i Ścieków
KOAGULACJA1sd, technologia wody i sciekow Jachimko
Technologia wody i ścieków - podziemnaKuba
technol sciaga, technologia wody i scieków
5.Zastosowanie mas jonowymiennych w technologii uzdatniania wody, pytania dyplomowe
Przebieg linii ciśnień i energii wzdłuż przewodu, Technologia Wody i Ścieków

więcej podobnych podstron