Opis techniczny:

Opis techniczny:

Przedmiotem opracowania jest stacja uzdatniania wody o wydajności projektowej

Q = 17550 m³/d.

Na podstawie charakterystyki fizykochemicznej i bakteriologicznej wody surowej podanej w temacie przyjęto następujący schemat technologiczny:

Ujęcie wody

Koagulacja

Flokulacja

Sedymentacja

Filtracja

Zbiornik wody czystej

Dezynfekcja

Do procesu koagulacji zaproponowano zastosowanie koagulanta PAX - XL 60. Jest to wodny roztwór polichlorku glinu. Łatwy w dawkowaniu. Odporny na zmiany pH. Tworzy mniejszą masę osadu. Umożliwia uzyskanie wyższego stopnia oczyszczania. Występuje w dużych stężeniach. Powoduje szybkie tworzenie kłaczków. Wymaga mniejszych dawek. Zwykle stosowany jest przy dużych barwach.

Zaprojektowano dwa zbiorniki do magazynowania koagulanta o łącznym czasie przechowywania 30 dni. Każdy zbiornik ma pojemność V = 8m³, średnicę wewnętrzną 1,6 m. Zbiorniki te są wykonane z laminatu poliestrowo-szklanego (TWS) firmy METALCHEM PLASTICON.

Proces koagulacji będzie prowadzony w dwóch komorach szybkiego mieszania (KSM) w układzie równoległym o następujących parametrach: średnica komory D =2,0 m , głębokość czynna komory H = 2,0 m, rzeczywista objętość 6,28 m³. Każda komora wyposażona jest w mieszadło VRE 3020 o średnicy rzeczywistej D = 300 mm i wysokości

H = 1500 mm.

Kolejny etap prowadzony jest w czterech komorach flokulacji, wykonanych z żelbetu, połączonych w układzie równoległymo o łącznej objętości 365 m³. Założyłono głębokość komory 4,0 m. Obliczona długość i szerokość każdej z komory wynosi: L = B = 5,0 m.

Proces sedymentacji zawiesiny przeprowadzono w czterech żelbetowych osadnikach o długości L = 45 m i szerokości B = 4 m. Ze względów konstrukcyjnych przyjęto każdą komorę osadową o kształcie ostrosłupa ściętego, prawidłowego, czworokątnego. Spadek dna osadnika w kierunku do wlotu wody do osadnika wynosi 2%. W celu zapewnienia równomiernego rozprowadzenia wody w poprzecznym przekroju osadnika oraz dla wyeliminowania w możliwie największym stopniu zawirowań i martwych przestrzeni zaprojektowano dopływ wody przez przegrodę perforowaną.

Do odprowadzenia wody z osadników zastosowałam koryta zbiorcze umieszczone w poprzek osadnika. Koryta są wyposażone w przelewy pilaste. Dopływ do komory odbywa się przez przelewy Thomsona. Rzeczywista długość koryt przelewowych wynosi 7,5 m. Rzeczywiste obciążenie krawędzi przelewowych wyniesie 24 m³/hm.

Filtracja oczyszczanej wody odbywa się na czterech 4 filtrach wykonanych z żelbetu o wymiarach B = 5m, L= 7 m. Wysokość złoża filtracyjnego wynosi H = 0,8 m, warstwa podtrzymująca ma wysokość 0,4 m.

Zaprojektowano drenaż płytowy z dyszami do płukania wodno-powietrznego. Koryto zbiorcze ma przekrój złożony: w górnej części o ścianach pionowych, a w dolnej o kształcie półokrągłym. Koryto zbiorcze ma spadek dna w kierunku zgodnym z kierunkiem przepływu wody po płukaniu wynoszący 2%.

Przyjęty układ technologiczny zapewni uzyskanie wody czystej o jakości zgodnej z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 27.11.2002 r. Pozostałe wymiary zaprojektowanych urządzeń zostały przedstawione w części obliczeniowej projektu.

• Wyznaczenie układu technologicznego ZUW

Aby uzyskać parametry wody o jakości wody do picia niezbędny jest następujący stopień oczyszczania: ( w stosunku do C_max)

• η= 99% - w zakresie usuwania mętności (obniżenie do 0,5 NTU ze względu na jakość wody u odbiorcy)

• η= 71,4% - w zakresie usuwania zawiesiny

• η= 70% - w zakresie usuwania barwy

Dla usunięcia zanieczyszczeń zaprojektowano układ technologiczny realizujący sekwencję procesów:

• Koagulacji

• Flokulacji

• Sedymentacji

• Filtracji

• Dezynfekcji końcowej

Do procesu koagulacji zaprojektowano użycie koagulanta PAX - XL 60.

• Obliczenia technologiczne

1. Obliczenie indeksu mętności




gdzie: Z - zawiesina = 27 mg/l - dla C_max

M - mętność = 68 mgSiO₂/l - dla C_max

I
=
⇒ zawiesina drobno-dyspersyjna, zalecana koagulacja

Z - zawiesina = 23 mg/l - dla C_90%

M - mętność = 62 mgSiO₂/l - dla C_90%

I
=
⇒ zawiesina drobno-dyspersyjna, zalecana koagulacja

2. Ideogram technologiczny




1. Ujęcie wody

2. Szybkie mieszanie (koagulacja)

3. Flokulacja

4. Sedymentacja

5. Filtracja

6. Dezynfekcja

7. Zbiornik wody czystej

1. Ideogram sekwencji urządzeń




1. Ujęcie wody

2. Komora szybkiego mieszania

3. Komora flokulacji

4. Osadnik

5. Filtr

6. Chlorownia

7. Zbiornik wody czystej

1. Obliczenie dawki koagulanta

1. Koagulant

Jako koagulant stosujemy polichlorek glinowy PAX - XL 60 - wodny roztwór polichlorku glinu.

• dla mętności

Mętność [mgSiO2/l]	40	60	80	100	200	400
Dawka [ mgAl/l]	2,0	2,5	2,8	3,0	3,5	5,0

Zgodnie z powyższymi danymi po dokonaniu ekstrapolacji przyjmuję następującą dawkę koagulanta:

D(M = 68 mgSiO₂/l) = 2,6 mgAl/l

Po przeliczeniu dawki glinu na dawkę PAX - ie:

D = 2,6 mgAl/l = 26,4 ml PAX/m­³

• dla barwy

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 powyższymi danymi po dokonaniu ekstrapolacji przyjmuję następującą dawkę koagulanta:

D(B = 28 mgPt/l) = 1,5 mgAl/l

Po przeliczeniu dawki glinu na dawkę PAX - ie:

D = 1,5 mg Al/l = 15,2 ml PAX/m­³

Otrzymano dawki:

M(D = 26,4 ml PAX/m­³)

B(D = 15,2 ml PAX/m­³)

Z powyższego wynika wniosek, że należy przyjąć dawkę D = 26,4 ml PAX/m­³

1. Magazynowanie koagulanta

Projektuje się dwa zbiorniki do magazynowania koagulanta PAX o łącznym czasie przechowywania 30 dni. Zbiorniki projektujemy na wartość C_90%.

B = 23 mg Pt/l ⇒ D = 1,3 mg Al/l

M =62 mg SiO₂/l ⇒ D = 2,5 mg Al/l

Dla D = 2,5 mg Al/l ⇒ D = 25,4 ml PAX/m­³

Dobowe zużycie PAXQ_d - wydajność stacji uzdatniania wodyQ_d = 17550 m­³/dQ
=
m­³/h = 0,203 m­³/sZ_d - zużycie doboweZ_d = Q_d × PAX = 17550 × 25,4 =445770 ml/d = 445,8 l PAX/dProjekt magazynowania2 zb. ⇒ τ = 30 dniΣV = D × Z_dΣV = 30 × 0,4458 = 13,4 m³V_śr.zb =
m³Z karty katalogowej dobrano zbiornik poziomy typoszeregu 160AC-8A Parametry zbiornika : pojemność V = 8,0 m³

średnica D = 1600 mm długość części walcowej L = 4400 mm

Dobór pomp dawkującychPompę dobieram na Q_maxpZ_d = Q_d × PAX_max = 17550 × 26,4 = 463320 ml/d = 463,32 l PAX/dQ
= Q
× D_max=


Q
=
l/hZ katalogu dobrano pompę typ Makro TZ 20 HK 12-12 S

Parametry pompy: wydajność Q = 14,5 l/h

Sprawdzenie spadku zasadowości po koagulacji

Zasadowość:ZAS = 335 mg CaCO₃/lSpadek zasadowości wynosi 5,6 mg CaCO₃ na 1 mg Al.

Tzn. spadek przy dawce D = 2,6 mg Al/l

Zatem: 2,6 × 5,6 = 14,56 mg CaCO₃Z_PK = 335 - 14,56 = 320,44 mg CaCO₃/l

Z nomogramu równowagi węglanowo - wapniowej dla pH=8,1 wynika, że woda znajduje się w strefie wód niekorozyjnych.

• Wymiarowanie komór szybkiego mieszania-urządzenia do realizacji procesu koagulacji

1. Objętość komory szybkiego mieszania

Przyjęto układ komór jak na szkicu:

Założono, że w przypadku awarii jednej z komór druga przejmie jej funkcję, zapewniając zalecany czas τ zatrzymania w zakresie od 30 do 60 sekund.

Przyjęto:

τ_SM = 60 s - czas zatrzymania wody w mieszalnikach

τ_{SM (awaria)} = 30 sdla Q
=
m­³/h = 0,203 m­³/sSumaryczna objętość czynna:


m­3Przyjmuje się, że wykonane będą dwie komory szybkiego mieszania zatem:

n_KSM = 2 - liczba KSM

Objętość pojedynczej komory wyniesie:


m­³

2. Wymiary komory szybkiego mieszania

V_KSM = 6,1 m­³Zakładamy, że komora szybkiego mieszania ma kształt walca, w którym centralnie umieszczono mieszadła na pionowym wale.Zakładamy również, że komora ma głębokość czynną zbliżoną do średnicy, czyli:

H_KSM = D_KSM

Z zależności:

V=


Obliczamy:

D=


Przyjmujemy, zatem D=2,0m, głębokość czynną równą średnicy tj. H=2,0m.

Rzeczywista objętość komory wyniesie:

V=


Przy wymiarowaniu na przyjętym stopniu uproszczenia dopuszczalne są różnice do 10%, w tym przypadku różnica wynosi: 3%.

3. Szkic wymiarowy

4. Elementy składowe komory szybkiego mieszania

1. Obwodowe koryto zbiorcze odprowadzające wodę z reagentami:

Woda do koryta zbiorczego dopływa przez otwory umieszczone na obwodzie mieszalnika.

Założenia:

• b_k>0,3m

• prędkość wody w korycie V_k = 0,5 m/s

• koryto wymiarujemy na przypadek całości przepływu przez jedną KSM

Powierzchnia przekroju poprzecznego koryta:

F
=
m² Zakładając szerokość koryta b_k = 0,45 m

Wysokość słupa wody:

h_k =
mb_k = 0,45 m
0,3 mPrzyjmuję: b_k = 0,45 m ⇒ h_k = 0,45 mb_k = 0,45 m
d_odp =0,40 m ⇒ warunek spełniony

1. Otwory przelewowe na odpływie z komory:

Woda do koryta zbiorczego dopływa przez otwory umieszczone na obwodzie mieszalnika, prędkość przepływu wody przez otwory przyjęto: V_o = 1,0 m/s a ich średnicę Φ= 0,10 m


m² - sumaryczna powierzchnia otworów w jednej komorzeLiczba otworów:n
=
⇒ n_o = 26 szt.

Odstępy między osiami otworów:

e=
m

Sprawdzenie: e > 1,5φ

e > 0,15 m ⇒ warunek został spełniony e = 0,24 m

2. Przewody doprowadzające:

Jako doprowadzenie wody i koagulanta do mieszacza zaprojektowano przewód o przekroju kołowym i przy założeniu prędkości przepływu V_dopł. = V_odpł. = 1,0 m/s

średnice przewodów wyznaczono z zależności:

d_dop =
m - z pompowni

d_dop,odp=
m - doprowadzenie i odprowadzenie z KSM

3. Mieszadło

Z katalogu dobrano mieszadło typoszeregu VRE 3020

Parametry mieszadła: średnica D_M= 300 mm

wysokość HT = 1565 mm

H = 1500 mm

4. Armatura

Z katalogu dobrano armaturę:

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

rurociąg dop. (Z1): d_dop =500 mm , H = 1380 mm , L =350 mm , D₀= 620 mm

rurociąg dop. i odp. (Z2): d_dop,odp =400 mm , H = 1200 mm , L =310 mm , D₀ =515 mm

• Komora flokulacji(wolne mieszanie)

1. Objętość komór

Przyjmujemy układ komór jak na szkicu:

Parametry projektowe komór flokulacji:

• τ_KF = od 15 do 45 minut

• τ_awarii = od 15 do 45 minut

• głębokość: 2 ÷ 4,5 m

• kształt pojedynczej komory w rzucie jest kwadratowy (B_KF = L_KF)

• proporcja głębokości do długości boku H:B = od 0,8 do 1,2

1. Obliczenie objętości komory flokulacji

Sumaryczna objętość komór wyniesie:


m³/s

Dla τ_KF = 30 minut:


= 365,4 m ³ ≅ 365


Przyjmuję liczbę komór flokulacji: n_KF = 4

2. Objętość pojedynczej komory wyniesie

V
=
m³

1. Wymiary komór

• Zakładam , że komora flokulacji ma kształt prostopadłościanu w którym umieszczono mieszadło na pionowym wale.

• Zakładamy, że komora ma głębokość czynną H_KF = 4,0 m

Z zależności pomiędzy objętością komory a powierzchnią rzutu obliczymy:

F
=
m²

• Zakładam, że B_KFj = L_KFj


m

Przyjmuję: B = L = 5,0 m

Obliczenie sprawdzające:

V_KF(rzecz) = B × L × H = 5,0 × 5,0 × 4,0 = 100 m³

H:B:L = 4:5:5

Obliczenie sprawdzające pracę komór w warunkach awarii:


=
min

Przyjęty układ zapewnia prawidłową pracę także w warunkach awarii.

1. Obliczenia dodatkowe

1. Prędkości w przewodach doprowadzających i odprowadzających


m/s

• obliczenie prędkości w przewodach doprowadzających KF

Założono dopływ V = 0,7 m/s
QC = 0,203 m^3/s	D =500 mm	Vrz = 1,0 m/s
1/2 QC = 0,102 m^3/s	D =400 mm	Vrz =1,0 m/s
1/4 QC = 0,051 m^3/s	D =300 mm	Vrz =0,7 m/s

• obliczenie prędkości w przewodach odprowadzających z KF

Założono odpływ V = 0,25 m/s
QC = 0,203 m^3/s	D =1000 mm	Vrz = 0,25 m/s
1/2 QC = 0,102 m^3/s	D =750 mm	Vrz =0,25 m/s
1/4 QC = 0,051 m^3/s	D =500 mm	Vrz =0,25 m/s

1. Mieszadło

Z katalogu dobrano mieszadło typoszeregu FRE 2500

Parametry mieszadła: średnica D_M= 2500 mm

wysokość HT = 3640 mm

2. Armatura

Z katalogu dobrano armaturę:

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

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

rurociąg odp. (Z1): d_odp =500 mm , H = 1380 mm , L =350 mm , D₀ =620 mm

1. Komora flokulacji - szkic wymiarowy

• Osadnik

1. Długość osadnika




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 :


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

L =


2. Powierzchnia osadników w rzucie


m²

gdzie: α = 1,5

Q = 731 m³/h

u = 0,45 [mm/s]

F=
m²

3. Szerokość osadnika

Sumaryczna szerokość wszystkich osadników:


m

Przyjmuję 4 osadniki o szerokości każdego z nich wynoszącej B_i = 4 m

4. Wysokość osadnika

H_C = H + h_k + h_o - wysokość całkowita

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

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

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

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

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

Zatem:

• całkowita wysokość osadnika przy wlocie wyniesie:

H
'=


• całkowita wysokość osadnika przy wylocie wyniesie:




1. Sprawdzenie wartości liczb kryterialnych

1. Liczba Reynoldsa




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

R_h - promień hydrauliczny [m]

R
=


zatem:

R
=
< 12500 ⇒ ruch przejściowy

2. Liczba Froude'a

F
=
> 10^-6 ⇒ ruch stabilny

2. 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 H_C^' = 3,4 m licząc od zwierciadła wody.

• wymagana powierzchnia otworów


m²

gdzie: Q = 731 m³/h

n = 4

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


m²

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

Powierzchnia pojedynczego otworu:


m²

• liczba otworów

n
=
otworów

Przyjmuję n_o = 32 otwory, które zostały rozmieszczone:

• L_k = 8 - liczba kolumn

• L_rz = 4 - liczba rzędów

Odległość między otworami w poziomie:

e'= e
=
m

Odległość między otworami w pionie:

e”= e
=
m

1. 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 q_k = 30 m³/h×m.

• wymagana długość koryt przelewowych w jednym osadniku:

l
=
m

Przy szerokości osadnika B = 4 m przyjęto jedno koryto zasilane dwustronnie. Rzeczywista długość koryt przelewowych wynosi 7,5 m.

• rzeczywiste obciążenie krawędzi przelewowych wyniesie:

q
=
m³/h×m

Warunek został spełniony:

q_k = 24 m³/h×m < q_dop = 30 m³/h×m

Odległość między korytami:

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

Koryta są wyposażone w przelewy pilaste.

1. Obliczenie koryt zbiorczych

Przekrój czynny koryta o dwustronnym zasilaniu:


m²

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

f
=
m²

Przyjęto wymiary koryt:

- dla koryt zasilanych dwustronnie

• szerokość 0,50 m

• wysokość czynna 0,75 m

• wysokość całkowita 0,65 m

1. Obliczenie komory osadowej

Objętość zatrzymanego osadu:


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 = 27 g/m³ - zawiesina

Dk_max = D = 26,4 mg PAX/m­³- dawka koagulanta

Dw = 0 - dawka wapnia

B_max = 28 mg Pt/l - barwa

Cp = 27 + 3,6 × 26,4 + 0,25 × 28 + 0,6 × 0 = 129 g/m³

Przy Cp = 129 g/m³ i założonym czasie zagęszczania T = 8 h z tablic odczytano wartość
C_OS = 10965 g/m³

V
=
m³

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

• wymiar podstawy górnej B = 4 m

• podstawa dolna kwadratowa o boku b = 0,5 m

• kąt nachylenia krawędzi bocznej komory osadowej względem poziomu α = 60^O

Wysokość komory osadowej:

h
=
m

Objętość komory osadowej:


m³

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

T ` =T
h

Różnica T' oraz T < 15%T

1. Armatura

Z katalogu dobrano armaturę:

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

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

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

• Filtr pospieszny otwarty

Dane:

Q=

17550

m^3/d

0,20

m^3/s

Q=

731

m^3/h

-wydajność

H=

0,8

m

-wysokość złożą

6.1 Charakterystyka złoża filtracyjnego

-minimalna średnica ziaren

dmin=

0,5

mm

-maksymalna średnica ziaren

dmax=

1,25

mm

-wsp. nierówn. uziarnienia

MR=d60/d10=

1,5

-warstwa podtrzymująca żwirowa (z katalogu)

o wysokości 0,4m i następującym uziarnieniu (od dołu):

~ żwir o średnicy 25mm -grubość warstwy 0,15m

~ frakcja 12mm -grubość warstwy 0,1m

~ frakcja 6mm -grubość warstwy 0,1m

~ frakcja 3mm -grubość warstwy 0,05m

6.2 Obliczenie powierzchni i liczby filtrów

Całkowita wymagana powierzchnia filtrów F[m^2]:

Przyjęte wielkości do projektu:

Q=

17550

m^3/d

T=

24

h

wstępna

Vf=

6

m/h

n=

1

d^-1

t1=

0,25

h

t2=

0,10

h

q10`C=

10

dm^3/sm^2

F=

126

m^2

Obliczenie rzeczywistych parametrów technologicznych:

-ilość filtrów

N=

4

-wymiar pojedynczego filtra

szerokość

Bf=

5

m

długość

Lf=

7

m

-powierzchnia pojedynczego filtra

35

m^2

-sumaryczna powierzchnia wszystkich filtrów

140

m^2

-rzeczywista średnia prędkość filtracji

Vf(rzecz)=

5,2

m/h

Zakładając że płukaniu poddawany jest tylko jeden filtr,

prędkość filtracji w warunkach przeciążenia filtrów wyniesie Vfp:

N

N-1

N/(N-1)

Vf(rzecz)

Vfp [m/h]

4

3

1,33

5,2

6,96

zgodna z zaleceniami

Ostatecznie przyjęto filtr o wymiarach:

szerokość

B=

5m

długość

L=

7m

Przyjęto prędkości poszczególnych płynów:

di

dirz

vrz

Lprzepust.

Lprzepływ.

Nr na rysunku

[m]

[m]

[m/s]

[mm]

[mm]

woda surowa

v1=

1,0

0,8 do 1,2 m/s

1

Q

0,51

0,50

1,0

2

Q/2

0,36

0,40

0,8

3

Q/4

0,25

0,25

1,0

250

P1

filtrat

1,0 do 1,5 m/s

v2=

1,2

1

Q

0,46

0,50

1,0

2

Q/2

0,33

0,35

1,1

3

Q/4

0,23

0,25

1,0

250

450

P1,Pp1

woda do płukania

1,5 do 2,0 m/s

v3=

1,6

0,40

0,40

1,9

310

P2

popłuczyny

powyżej 0,8 m/s

v4=

1,0

0,51

0,50

1,0

625

P3

powietrze

v5=

15

0,13

0,15

11,5

Zastosowane przepustnice i przepływomierze dobrane zostały z katalogu.

6.3. Prędkości wody w rurociągach

6.3.1. Rurociąg wody doprowadzanej do filtra

Przyjęto prędkość v = 1,0 m/s

d₁ =0,40 m

d₂ =0,25 m

Z katalogu dobrano armaturę:

Dobrano przpustnicę na rurociągach:

rurociąg dop. (P₁): d_dop =250 mm , L =250 mm

6.3.2. Rurociąg wody przefiltrowanej (filtrat)

Przyjęto prędkość v = 1,2 m/s

d₁ =0,35 m

d₂ =0,25 m

Z katalogu dobrano armaturę:

Dobrano przpustnicę na rurociągach:

rurociąg odp. (P₁): d_odp =250 mm , L =250 mm

Dobrano przepływomierz (MAG 3100):

rurociąg odp. (Pp1): d_odp =250 mm , L =450 mm

6.3.3. Rurociąg wody do płukania

Przyjęto prędkość v = 1,6 m/s

d_dop =0,40 m

Dobrano przpustnicę na rurociągach:

rurociąg (P₂): d_dop =400 mm , L =310 mm

6.3.4. Rurociąg wody popłucznej

Przyjęto prędkość v = 1,0 m/s

d_odp =0,50 m

Dobrano przpustnicę na rurociągach:

rurociąg odp. (P₃): d_odp =500 mm , L =625 mm

6.3.5. Powietrze

Przyjęto prędkość v = 15 m/s

d_dop =0,15 m

Dobrano przpustnicę na rurociągach:

rurociąg dop. (P₃): d_dop =150 mm , L =300 mm

• Układ ozonowania

Dane:

Parametry projektowe:

• Q = 17550 m³/d

• Temperatura = 16 ⁰C

• Założona dawka ozonu: 0-2 gO₃/dm³

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

1. Podział funkcjonalny komory ozonowania

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

Głębokość komory 3 do 5m

Szerokość pojedynczej komory 2 do 4 m

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:

• Strefa wstępna czas zatrzymania przy Q_proj t = 1-5 min.

• Strefa dezaktywacji czas zatrzymania przy Q_proj t = 5-10 min.

• Strefa końcowa czas zatrzymania przy Q_proj t = 5-10 min.

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.

1. Dobór ozonatora

1. Dane wyjściowe:

Dawka maksymalna: 2 gO₃/dm³

Projektowana przepustowość stacji: 17550 m³/d

Dobowe zapotrzebowanie ozonu: DO₃ = 2*17550*0,001 = 35 kg/d

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie na ozon: GO₃ = 35/24 = 1,46 kg/h = 1460 g/h

Wydajność nominalna jednego ozonatora powinna być nie niższa niż 0,73 kg/h.

Przyjęto dwa ozonatory typu TRAILIGAZ OZC 1024.

Przy wytwarzaniu ozonu z powietrza wydajność pojedynczego urządzenia wynosi:

QO₃ = 1536 gO₃/h

Produkcja z dwóch urządzeń: ΣQO₃ = 3,07 kgO₃/h

Przy wyłączeniu jednego generatora możliwe będzie osiągnięcie dawki ozonu:

DR = 1536 / 731 = 2,1 gO₃/m³

2. Komora ozonowania- uproszczony szkic poglądowy




2. Wymiary komory ozonowania

Długość każdej ze stref funkcjonalnych komory ozonowania:




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

Q - minutowy przepływ przez pojedynczą komorę [m³/min]

B_i - szerokość pojedynczej komory [m]

H- średnia głębokość czynna komory [m]

Przyjęto:

B = 3m

H = 4m

7.3.1 Strefa wstępna

Czas zatrzymania τ₁ = 4min




7.3.2. Strefa dezaktywacji mikroorganizmów

Czas zatrzymania τ₂ = 8min




7.3.3. Strefa usunięcia nadmiaru ozonu

Czas zatrzymania τ₃ = 10 min




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 = 4m

Długość strefy zmiany kierunku







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

SL = L₁ + L₂ + L₃+ 2*L_s+ 4*0,2 =

= 2,0 + 4,0+5,0+2*0,7+4*0,2 = 13,2m

• 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.

1. Charakterystyka złoża filtracyjnego

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

2. Obliczanie powierzchni i liczby filtrów

Całkowita wymagana powierzchnia filtrów




gdzie:

V_f - 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:

• Q = 17550 m³/d

• T = 24 h (ciągła praca SUW)

• V_f = 12 m/h (wg Z1)

• n = 1 d^-1

• t₁ = 10 min = 0,33 h

• t₂ = 6 min. = 0,1 h

• q = 8dm³/sm²




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:

• szerokość 5m

• długość 7m

zatem jednostkowa powierzchnia filtra wynosi:

f_1w = 35 m²

Przyjęto: 2 filtry o łącznej powierzchni 70 m² i następujących parametrach pracy:

• rzeczywista prędkość filtracji: V_f = 17550/(24*70) = 10,5 m/h

• prędkość filtracji przy wyłączeniu 1 filtra: V_f = 17550/(24*35) = 20,9 m/h, jest to prędkość zgodna z założeniami

1. Obliczenia sprawdzające zwymiarowanie złoża metodą ETBC

• Przyjęto czas kontaktu w pustym filtrze: tk = 10 min

Stąd wymagana pojemność łączna złóż:

Vzw = (Qd/24)*(tk/60) = (17550/24)*(10/60) =122 m³

• Wysokość czynna złożą

H = Vzw / F = 122/62 = 1,95 m

• Wartość ekspansji: 30% = 0,58 m

• Wyniesienie koryt 0,7 m ponad ekspansję = 0,70 m

• Wysokość koryt = 0,5 m (z nomogramu)

• Wolna przestrzeń nad korytami = 1,5 m

Razem nad warstwą podtrzymującą 5,23 m.

1. Oszacowanie czasu wyczerpania zdolności sorpcyjnych metodami: pojemności sorpcyjnej oraz WWW

1. Założenia do prowadzenia procesu

Cel stosowania: usuwanie 1,2 dichloroetanu.

Z tabeli odczytano: WWW = 100000 m³/m³

Skład wody surowej: stężenie 1,2 dichloroetanu (S) = 3,5 μg/l = 0,0035 g/ m³

Dopuszczalne stężenie 1,2 dichloroetanu = 3 μg/l = 0,003 g/ m³

2. Obliczenie dobowej ilości sortowanego wskaźnika

Ł = Q*ΔC =17550*(0,0035-0,003) = 8,775 g/d

3. Obliczamy okres między regeneracyjny wg wskaźnika WWW

1. pojemność łączna złóż Vzw = 122 m³

2. zdolność sorpcyjna wg ΣWWW= Vzw*WWW = 122*100000 = 12200000

3. okres międzyregeneracyjny T = ΣWWW/Qd = 12200000/17550 = 695 d

1. Obliczenia i wymiarowanie pozostałych elementów

1. Drenaż filtrów

Przyjęto prędkości poszczególnych płynów:
		di	dirz	vrz	Lprzepust.	Lprzepływ.	Nr na rysunku
		[m]	[m]	[m/s]	[mm]	[mm]
woda surowa
v1=	1,0						0,8 do 1,2 m/s
1	Q	0,51	0,50	1,0
2	Q/2	0,36	0,40	0,8	310		P2
filtrat							1,0 do 1,5 m/s
v2=	1,2
1	Q	0,46	0,50	1,0
2	Q/2	0,33	0,35	1,1	290	500	P4,Pp2
woda do płukania							1,5 do 2,0 m/s
v3=	1,6
		0,40	0,40	1,9	310		P2
popłuczyny							powyżej 0,8 m/s
v4=	1,0
		0,51	0,50	1,0	625		P3
powietrze
v5=	15
		0,13	0,15	11,5
Zastosowane przepustnice i przepływomierze dobrane zostały z katalogu.

2. Zbiornik płuczący (wodny) - rezerwa w zbiorniku końcowym

3. Płukanie wodą i powietrzem

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

4. Koryta zbiorcze

Jak dla filtrów pospiesznych.

2. 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.

• Układ dezynfekcji z wykorzystaniem dwutlenku chloru

1. Dane:

Parametry projektowe:

• Q = 17550 m³/d = 731 m³/h

• Temperatura = 16 ⁰C

• Założona dawka dwutlenku chloru: 0-0,8 gClO₂/dm³

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.

1. Dobór generatora dwutlenku chloru

Dawka maksymalna: 0,8 gClO₂/dm³

Projektowana przepustowość stacji: 17550 m³/d = 731 m³/h

Dobowe zapotrzebowanie dwutlenku chloru: DClO₂ = 0,8*17550*0,001 = 14 g ClO₂/d

Maksymalne godzinowe zapotrzebowanie dwutlenku chloru: GClO₂ =14/24= 0,583 kg ClO₂/h

Wydajność nominalna jednego generatora powinna być nie niższa niż 0,5 kg/h

Przyjęto dwa chloratory typu Prominent CDVa 600

Parametry chloratora: max. wydajność 600 gClO₂/h - dla reagentów niskostężonych

wymiary każdego z generatorów:

Wysokość H_Cl = 1350 mm

Szerokość W_Cl = 950 mm

Głębokość D_Cl = 380 mm

Masa pojedynczego generatora 57 kg

2. Obliczenie zużycia reagentów

1. 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 14 kg ClO₂ = 84,1 dm³ HCl/d

7,5% roztwór NaClO₂ 14 kg ClO₂ = 311,5 dm³ NaClO₂/zbiorników

Zapas 30-dniowy:

9% roztwór HCl 30*84,1 = 2523 dm³ HCl

7,5% roztwór NaClO₂ 30*311,5 = 9343 dm³ NaClO₂

2. Dobór zbiorników do magazynowania

Wybrany producent: Metalchem Plasticon typ AC-A

z laminatu poliestrowo-szklanego (TWS)

Do gromadzenie HCl:

Dwa zbiorniki typ 120 AC - 3,2 A

Objętość 3,2 m³

Średnica 1,2 m

Długość 3,195 m

Do gromadzenie NaClO₂:

Dwa zbiorniki typ 160 AC - 10 A

Objętość 10 m³

Średnica 1,6 m

Długość 4,4 m

• Specyfikacja urządzeń

Lp.	Oznaczenie	Nazwa	Wymiar [mm]	Czynnik roboczy	Ilość sztuk	Producent
1.	1	Zbiornik na koagulant	D = 1600 L = 4400	PAX - XL60	2	METALCHEM PLASTICON
2.	2	Pompa dawkująca	Q =14,5l/h		2	ProMinent Meta
3.	3	Komora szybkiego mieszania	D = 2000 H = 2000	Woda surowa	2
4.	4	Mieszadło VRE 3020	D = 300 Hc = 1565	Woda surowa	2	Dosapro Milton Roy
5.	5	Komora flokulacji	B = 5000	Woda surowa	4
6.	6	Mieszadło FRE 2500	D = 2500 H = 3640	Woda surowa	4	Dosapro Milton Roy
7.	7	Zasuwa 1	D = 500	Woda surowa	5	Schilling Armaturen
8.	8	Zasuwa 2	D = 400	Woda surowa	14	Schilling Armaturen
9.	9	Zasuwa 3	D = 300	Woda surowa	4	Schilling Armaturen
10.	10	Zasuwa 4	D = 600	Woda surowa	4	Schilling Armaturen
11.	11	Zasuwa 5	D = 350	Woda surowa	4	Schilling Armaturen
12.	12	Zasuwa 6	D = 250	Woda surowa	0	Schilling Armaturen
13.	13	Przepustnica 1	D = 250	Wg. rys	8	Schilling Armaturen
14.	14	Przepustnica 2	D = 400	Wg. rys	2	Schilling Armaturen
15.	15	Przepustnica 3	D = 500	Wg. rys	6	Schilling Armaturen
16.	16	Przepustnica 4	D = 350	Wg. rys	2	Schilling Armaturen
17.	17	Przepływomierz 1	D = 250	Filtrat	4	Danfoss
18.	18	Przepływomierz 2	D = 350	Filtrat	2	Danfoss
19.	19	Zgarniacz		Woda surowa	4	DWT-Engineering
20.	20	Konsola sterująca	0,7 x 0,9m
21.	21	Dmuchawa		Powietrze		WKE
22.	22	Pompa		Woda do płukania		KSB Pumps Valves
23.	23	Zbiornik na HCl	D = 1200 L = 3195	HCl	2	METALCHEM PLASTICON
24.	24	Zbiornik na NaClO2	D = 1600 L = 5400	NaClO2	2	METALCHEM PLASTICON

• Spis rysunków

Numer rysunku	Tytuł rysunku
1	Plan sytuacyjny
2	Schemat technologiczny
3	Budynek chemiczny − rzut
4	Budynek chemiczny − przekrój A-A
5	Budynek chemiczny − przekrój B-B
6	Budynek ozonowania − rzut
7	Budynek ozonowania − przekrój C-C
8	Budynek ozonowania − przekrój D-D
9	Budynek chlorowni − rzut
10	Budynek chlorowni − przekrój E-E
11	Budynek chlorowni − przekrój F-F
12	Profil po drodze przepływu wody
13	Hala filtrów − przekrój G-G

19







1

2

3

4

5

7

6

1

2

3

4

5

7

6

---