Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
w Ciechanowie
WYDZIAŁ INŻYNIERII
Łukasz Merle
Inżynieria Środowiska
II rok, semestr IV
Przedmiot
: Technologia wody i ścieków
Temat
: Projekt koncepcyjny stacji uzdatniania wody
Sprawdził: prof. M. Lebiedowski
Ciechanów – czerwiec 2013 r.
Strona 2 z 27
Spis treści
3.4. Ocena niezbędnego stopnia usuwania zanieczyszczeń i uzdatniania wody podziemnej ......... 6
4. Podstawowe układy technologiczne oczyszczania i uzdatniania wody podziemnej na cele pitne .... 7
Strona 3 z 27
1. Wstęp
Uzdatnianie wody – proces polegający na doprowadzeniu zanieczyszczonej
wody do stanu czystości wymaganego dla danego zastosowania.
Skład elementarnych procesów uzdatniania wody dobiera się zgodnie
z zastosowaniem produktu finalnego. Głównymi metodami pozyskiwania wody
uzdatnionej są:
odżelazianie
zmiękczanie, np. zmiękczanie jonitowe
demineralizacja, np. poprzez destylację
filtracja – mineralna, węglowa, mechaniczna
dezynfekcja – chemiczna (ozonowanie, chlorowanie, fluorowanie),
promieniowaniem UV
odwrócona osmoza (RO)
aeracja
Wodę uzdatnia się dla potrzeb komunalnych (woda wodociągowa, woda
pitna), przemysłu (w szczególności spożywczego), medycyny i farmacji.
Odżelazianie wody – uzdatnianie wody polegające na usunięciu z niej
(wytrąceniu) nadmiernych ilości związków żelaza. Zadanie sprowadza się do
przeprowadzenia rozpuszczonych związków żelaza w formy trudno rozpuszczalne.
Odbywa się to poprzez napowietrzanie w urządzeniach – odżelaziaczach. Następnie,
po dokonaniu korekty odczynu, woda filtrowana jest na złożu. Taka sama technologia
stosowana jest przy odmanganianiu wody – usuwaniu związków manganu.
Filtracja (sączenie) – metoda oddzielania substancji stałych od cieczy i gazów,
poprzez mechaniczne zatrzymanie jednego ciała stałego w przegrodach porowatych
(filtrach) przy użyciu odpowiednich aparatów. Ciecz lub gaz otrzymywane po filtracji
Strona 4 z 27
nazywa się filtratem. Filtracja jest najczęściej stosowanym sposobem oddzielania ciał
stałych od cieczy.
W technologii uzdatniania wody wykorzystuje się naturalne procesy
zachodzące w przyrodzie z dużą szybkością:
cedzenie
sedymentacja
flokulacja
kohezja
adhezja
dyfuzja
adsorpcja
oddziaływanie elektrostatyczne.
Dezynfekcja (po polsku dosłownie oznacza odkażanie) – postępowanie mające
na celu niszczenie drobnoustrojów i ich przetrwalników. Dezynfekcja niszczy formy
wegetatywne mikroorganizmów, ale nie zawsze usuwa formy przetrwalnikowe.
Zdezynfekowany materiał nie musi być jałowy. Dezynfekcja, w przeciwieństwie do
antyseptyki dotyczy przedmiotów i powierzchni użytkowych.
W technologii uzdatniania wody wykorzystuje się następujące procesy:
oraz promieniowaniem UV
chemiczne:
ozonowanie,
chlorowanie,
fluorowanie,
Stacja uzdatniania wody – budowla stosowana w inżynierii sanitarnej
podobnie jak oczyszczalnia ścieków, przepompownia ścieków i kanał ściekowy.
Budynek stacji uzdatniania wody wyposażony jest w zależności od potrzeb w:
filtry ciśnieniowe (odżelaziacze i odmanganiacze),
Strona 5 z 27
aeratory,
sprężarki,
zbiorniki sprężonego powietrza
hydrofory
zbiorniki retencyjne
pompy I i II stopnia
odstojnik wód popłucznych
Zadaniem stacji jest uzdatnienie wód gruntowych. Uzdatniona woda
dostarczana jest do odbiorców systemem wodnokanalizacyjnym natomiast pozostałe
po procesie oczyszczania wody popłuczne odprowadzane są do gruntu lub sieci
sanitarnej.
2. Cel i zakres pracy:
Celem niniejszego opracowania jest projekt stacji uzdatniania wody o średniej
dobowej wydajności 4000 m
3
/d
Zakres opracowania obejmuje dobór technologii i urządzeń wykorzystywanych
do uzdatniania ujmowanej wody.
3. Dane wyjściowe
3.1. Parametry jakościowe wody ujmowanej
-
odczyn 6,8 pH
-
mętność 6 mgPt/dm
3
-
barwa 18 mg/dm
3
-
żelazo 10 mg/dm
3
-
mangan 1 mg/dm
3
Strona 6 z 27
-
twardość 4,1 mval/dm
3
-
utlenialność 2,6 mgO
2
/dm
3
-
zasadowość 1,8 mval/dm
3
3.2. Wydajność znamionowa stacji oczyszczania wody
4000 m
3
/d
3.3. Wymagania jakościowe wody pitnej w świetle przepisów prawa
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. woda
pitna powinna spełniać następujące wymagania:
-
odczyn 6,5 - 9,5 pH
-
mętność 1 NTU
-
barwa - akceptowalna
-
żelazo 0,2 mg/dm
3
-
mangan 0,05 mg/dm
3
-
twardość 1,2 - 10 mval/dm
3
-
utlenialność 5,0 mg 0
2
/dm
3
smak, zapach - akceptowalny
3.4. Ocena niezbędnego stopnia usuwania zanieczyszczeń
i uzdatniania wody podziemnej
Ujmowana woda pochodzi ze studni głębinowych - jest wodą podziemną.
Charakteryzuje się podwyższoną zawartością żelaza oraz manganu. Nieznacznie
przekroczona jest także dopuszczalna barwa i mętność wody.
Strona 7 z 27
4. Podstawowe układy technologiczne oczyszczania i uzdatniania
wody podziemnej na cele pitne
Woda surowa z ujęcia tłoczona jest rurociągiem Ø450 do aeratora- hali
napowietrzania. Woda po napowietrzeniu odprowadzana jest do zbiornika
kontaktowego zlokalizowanego bezpośrednio pod halą napowietrzania. Dno zbiornika
należy wykonać ze spadkiem w kierunku przepływu wody w celu odprowadzenia
powstałego osady.
Woda z komory kontaktowej zostaje przesłana rurociągiem Ø400 do hali
filtrów ze złożem piaskowo-antracytowym. Projektuje się pięć filtrów pospiesznych
grawitacyjnych z niskooporowym drenażem. Projektuje się płukanie filtrów za
pomocą sprężonego powietrza, wody z powietrzem a następnie samej wody.
Odprowadzenie popłuczyn po procesie płukania filtrów odbywa się rurociągiem
Ø400. Po procesie filtracji woda poddana jest procesowi dezynfekcji poprzez podanie
do rurociągu Ø400 wody chlorowej dawkowanej za pomocą chloratorów typu C7.
Następnie woda transportowana jest do dwóch zbiorników magazynujących
o łącznej objętości 3800 m3. Woda ze zbiornika zostaje podana do systemu
dystrybucji tj. sieci wodociągowej – rura magistralna Ø400. W tym celu dobrano
3 pompy (+1 rezerwowa) odśrodkowe Warszawskiej Fabryki Pomp typu 15A40
o wydajności Q=275 i wysokości podnoszenia H=70m.
4.1. Procesy technologiczne
Zastosowano następujące procesy oczyszczania wody :
a. aeracja – zmniejsza zawartość CO
2
agresywnego w wodzie, nadającego wodzie
charakter agresywny przez co zmniejsza się dalsze zużycie wapna.
Zastosowano aerator otwarty z dyszami rozbryzgowymi typu Schlick MN VII
w hali napowietrzania;
Strona 8 z 27
b. wapnowanie
–
zastosowane wapno wiąże chemicznie pozostały CO
2
agresywny i powstaje Ca(HCO
3
)
2
oraz uzyskuje się równowagę węglanowo –
wapniową;
c. filtracja – na filtrze pospiesznym grawitacyjnym otwartym ze złożem
wpracowanym pokrytym tlenkami żelaza (III) i manganu (IV), piaskowo
antracytowym, płukanym wodą i powietrzem. Filtracja zatrzymuje obecne
w wodzie zawiesiny oraz usuwa związki żelaza i manganu
d. dezynfekcja – niszczy żywe i przetrwalnikowe formy organizmów patogennych
oraz zapobiega ich wtórnemu rozwojowi w sieci wodociągowej. Dezynfekcja
prowadzona jest za pomocą Cl
2
.
4.2. Urządzenia do oczyszczania i uzdatniania
a. Hala napowietrzania
- wymiary 6m x 18m = 108 m2
- ilość dysz – 108 szt.
- przewód doprowadzający wodę - Ø450
b. Zbiornik kontaktowy
- wymiary 6m x 13 m = 78 m2
- wysokość – 2,5 m
- objętość 195 m3
- pochylenie dna 2%
c. Wapnowanie
- dawka wapna – 5,21 gCaO/m3
- zbiornik zarobowy – 2 zbiorniki o V=0,625 m3 każdy
- 2 sytniki o pojemności V=21,16 m3 każdy
- moc silnika mieszadla zarobowego – 3 kW
d. Filtry pospieszne
Strona 9 z 27
- powierzchnia rzutu poziomego pojedynczego filtru -18 m2
- liczba filtrów – 5
- ilość dysz filtracyjnych w jednym filtrze – 1500 szt.
- liczba płyt drenażowych w filtrze - 8 szt. (1,5m x 1,5m)
- wysokość warstwy podtrzymującej złoże filtracyjne – 0,3 m
- wysokość złoża – 1,5 m
e. Zbiornik wody czystej do płukania filtrów
- wysokość – 3 m
- szerokość – 10 m
- długość – 10 m
f. Dezynfekcja
- wydajność chlorowni – 0,68 kg/d
- 3 chloratory (1 rezerwowy) typu C7
g. Zbiornik na wodę wodociągową (dwukomorowy)
- objętość - 3800 m3
- średnica zbiornika – 22 m
- ilość zbiorników – 2
h. Pompownia wody czystej do sieci wodociągowej
- ilość pomp - 3 pompy (+1 rezerwowa)
- zestaw pompowy - Warszawskiej Fabryki Pomp typu 15A40
- wysokość podnoszenia – 70 m
- wydajność 275 m3/h
- wydajność sumaryczna 825 m3/h
5. Proponowany schemat technologiczno-techniczny oczyszczania
wody
Przed wykorzystaniem do picia oraz na cele gospodarcze musi być ona
uzdatniona według poniższego schematu:
Strona 10 z 27
5.1. Uzasadnienie wyboru sposobów oczyszczania
Pierwszym etapem będzie aeracja w której zmniejszymy zawartość CO
2
agresywnego w wodzie, zmniejszy to dalsze zużycie wapna. Kolejnym etapem będzie
wapnowanie co zwiąże chemicznie pozostały CO2 agresywny i powstaje Ca(HCO
3
)
2
oraz uzyskuje się równowagę węglanowo – wapniową. Dalsza filtracja – na filtrze
pospiesznym grawitacyjnym otwartym ze złożem wpracowanym pokrytym tlenkami
żelaza (III) i manganu (IV), piaskowo antracytowym, płukanym wodą i powietrzem.
Filtracja zatrzymuje obecne w wodzie zawiesiny oraz usuwa związki żelaza i manganu.
Następnie dezynfekcja, która niszczy żywe i przetrwalnikowe formy organizmów
patogennych oraz zapobiega ich wtórnemu rozwojowi w sieci wodociągowej.
Dezynfekcja prowadzona jest za pomocą Cl
2
.
6. Obliczenia parametrów technologicznych dla proponowanego
sposobu oczyszczania
Strona 11 z 27
6.1. Napowietrzanie:
Woda:
-zasadowość M=1,8
3
dm
mval
=90
3
3
m
gCaCO
-odczyn pH=6,8
Wydajność stacji:
-Q
śr d
=4000
d
m
3
- Q
max d
= Q
śr d
xN
d
=4000
d
m
3
x1,25=5000
d
m
3
=209
h
m
3
Zasadowość < 2,0
3
dm
mval
, a więc oprócz napowietrzania trzeba zastosować chemiczne
wiązanie dwutlenku węgla.
Z nomogramu równowagi węglanowo-wapniowej odczytałam zawartość:
-CO
2
wolnego
CO
2 w
=28,0
3
m
g
-CO
2
przynależnego CO
2 p
=1,8
3
m
g
-CO
2
agresywnego
CO
2a
=28-1,8=26,2
3
m
g
Do napowietrzania przyjęłam halę napowietrzania z dyszami amsterdamskimi.
Powierzchnia aeratora
Q= Q
max d
= 209
h
m
3
Zakładam wydajność jednej dyszy q=5,0
h
m
3
i rozstaw co 1,0m →O
h
=5,0
h
m
m
2
3
Zakładam wysokość rozbryzgu 2,0m.
Wymagana powierzchnia hali dysz: F=
h
O
Q
=
0
,
5
0
,
209
=41,8m
2
Przyjmuję halę o wymiarach 18 x 6 m, czyli F
rzecz
=108m
2
Liczba dysz
n
d
=
d
f
Frzecz
Strona 12 z 27
d
f - powierzchnia niezbędna dla 1 dyszy,
d
f =1,0m
2
n
d
=
0
,
1
0
,
108
=108 dysz
Dobór rurociągów
Przewód główny doprowadzający wodę surową:
-zakładam prędkość przepływu v=1,0
s
m
(0,8÷1,5
s
m
)
-natężenie przepływu Q= Q
max d
=4000
d
m
3
=46,30
s
dm
3
z nomogramu Colebrooka-White’a dla rur ciśnieniowych z PE firmy PipeLive,
k=0,01mm, temp. 10
o
C odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d
g
=450mm
v
rzecz
=1,25
s
m
i=3‰
Przewody rozdzielcze:
-zakładam prędkość przepływu v=1,5
s
m
(1,0÷1,5
s
m
)
-natężenie przepływu Q= Q
r
=
10
Q
=4,63
s
dm
3
z nomogramu Colebrooka-White’a dla rur ciśnieniowych z PE firmy PipeLive,
k=0,01mm, temp. 10
o
C odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d
r
=125mm
v
rzecz
=1,48
s
m
i=18‰
Zbiornik na magazynowanie wody po procesie napowietrzania
Zbiornik liczymy na czas przetrzymania wody ok. 15-20 min.
V=Q
śrh
/3=209/3=69,7 m
3
Przyjęto zbiornik o wymiarach: szerokość – 6m; długość – 13m; wysokość – 2,5m o
pojemności całkowitej 195m
3
.
Pochylenie dna zbiornika pod kątem 2% w kierunku koryta zbierającego.
Dysze amsterdamskie obniżają zawartość CO
2 w
do 8÷12
3
2
m
gCO
. Przyjmuję 10
3
2
m
gCO
.
Odczyn wody po napowietrzaniu (z nomogramu równowagi węglanowo wapniowej):
pH=7,25
Strona 13 z 27
Ilość CO
2
pozostałego do usunięcia wynosi 10,0 – 1,8=8,2
3
2
m
gCO
agr
6.2. Wapnowanie:
Wyznaczanie dawki wapna koniecznej do uzyskania stanu równowagi węglanowo-
wapniowej
Przyjęto do wiązania 8,2
3
2
m
gCO
agr
Z reakcji:
2CO
2 agr
+ CaO +H
2
O →Ca(HCO
3
)
2
Wynika, że 1 mol CaO (56g) reaguje z 2 molami CO
2 agr
(88g). Zatem przy założeniu, że
potrzebuję związać 9,0
3
2
m
gCO
agr
niezbędną dawkę CaO (D
w
) wyznaczam z proporcji:
56 gCaO
→
88 gCO
2 agr
D
w
→
8,2 gCO
2 agr
D
w
=5,21
3
m
gCaO
Zaleca się użycie dawki wapna w ilości D
w
=10g/m
3
Zużycie dobowe wapna:
M
dmax
= D
w
*Q
maxd
=10*4000=40000g/d=40kg/d
Zapas reagenta na czas 30 dni:
Z=M
dmax
*T=40*30=1200 kg
Powierzchnia magazynowa reagenta:
α - współczynnik zwiększający ze względu na transport wewnętrzny (1,2)
ρ
n
– gęstość nasypowa reagenta , kg/m
3
(1000 kg/m
3
)
h
d
– dopuszczalna wysokość składowania, m (1,5)
Zbiornik zarobowy mleka wapiennego (dwa zbiorniki)
Objętość jednego zbiornika:
2
8
,
0
5
,
1
*
1000
1200
*
2
,
1
*
*
m
h
Z
F
Strona 14 z 27
V=
m
n
c
M
*
*
*
100
*
max
c- stężenie roztworu wapna, przyjmuję c=5%
ρ- gęstość właściwa roztworu, kg/m
3
(1000 kg/m
3
)
n- ilość przygotowanych roztworów w ciągu doby (2)
m-ilość zbiorników (2)
V=
2
*
2
*
1000
*
5
100
*
40
=0,2 m
3
Wymiary zbiornika:
Przyjmuję że H=D
H=D=
3
4
V
=
26
,
0
2
,
0
4
3
=1,0m
D=1,0m
H=1,0m
V
rzecz
=0,79
Wymiary mieszadła:
Powierzchnia łap:
f=0,15*V=0,15*0,79=0,12 m
2
Długość łapy:
l=0,85*D=0,85*1=0,85 m
Szerokość łapy (dwie łapy)
z-liczba par łap na jednej osi. (2)
b=f/(z*l)=0,12/(2*0,85)=0,07 m
Moc silnika poruszającego mieszadło:
m-liczba łap mieszadła (4)
ζ- współczynnik oporów hydraulicznych łap mieszadła (1,29)
ρ – gęstość wody, kg/m
3
(1000 kg/m
3
)
n – prędkość obrotowa łap mieszadła, Hz (0,67)
b- szerokość łap mieszadła m, (0,07)
r- długość łapy mieszadła, (0,85)
k- współ. Zapasu mocy (1,2)
η- sprawność (0,9)
N
s
=m*π
3
* ζ* ρ*n
3
*b*r
4
*k/ η*10
-3
[kW]
N
s
=4* π
3
*1,29*1000*0,67
3
* 0,07*0,85
4
*1,2/0,9*10
-3
=2,34 kW
Dobiera się silnik o mocy 3 kW.
Dobór sytników
Wydajność sytników (2)
h
m
C
n
D
Q
Q
r
CaO
s
3
88
,
0
1250
1
21
,
5
209
Strona 15 z 27
Cr = 1250
3
m
gCaO
dla t= 283K
Objętość sytnika:
K1= 7,5 dla t= 283K
K2= 1,3
Średnica sytnika:
Dopuszczalna prędkość pionowa w części cylindrycznej sytnika: 0,20
s
mm
=0,0002
s
m
Dobieram 2 sytniki typu C [D=2000mm H=6000mm]
6.3. Filtr pospieszny
Filtr grawitacyjny pospieszny
Charakterystyka użytego złoża filtracyjnego:
Materiał – piasek kwarcowy
Wymiar czynny – d
10
=0,8
Współczynnik nierównomierności piasku filtracyjnego K=1,5
Wysokość złoża – H=1,5 m
Wysokość warstwy podtrzymującej Hp=0,3 m
-zawiesina Z=1,91*3,2=6,11
3
m
g
-temperatura wody t=10
o
C
Przyjmuję chłonność złoża A=2000
3
m
g
Wymagana powierzchnia filtracji
F=
)
''
'
''
(
)
(
Q
d
max
t
t
x
q
x
n
t
x
n
T
x
v
pł
f
T- czas pracy filtrów w ciągu doby, przyjmuję T=24
d
h
t’- czas płukania powietrzem, przyjmuje t’=0,02h
t’’ - czas płukania mieszaniną wody i powietrza, przyjmuję t’’=0,17h
mm
m
Q
D
1950
95
,
1
0002
,
0
14
,
3
*
3600
17
,
2
4
*
*
3600
4
3
58
,
8
88
,
0
3
,
1
5
,
7
2
1
m
Q
K
K
V
s
Strona 16 z 27
t’’’ - czas płukania wodą, przyjmuję t’’’=0,083h
t -czas płukania: t=t’+t’’+t’’’=0,02h+0,17h+0,083h=0,27h
t
1
- czas wyłączenia związany z wykonywaniem dodatkowych czynności przy płukaniu,
przyjmuję t
1
=0,33h
t
2
- czas odprowadzania pierwszych partii filtratu po płukaniu, przyjmuję t
2
=0,17h
t
pł
- czas postoju filtrów związany z płukaniem
t
pł
= t
1
+t
2
+t=0,33h+0,17h+0,27h=0,77h
Czas użytecznej pracy filtrów:
t
u
=
Z
x
v
A
f
t
u
=
11
,
6
6
2000
x
=54,55h
v
f
- prędkość filtracji, przyjmuję v
f
=8
h
m
(5÷10
h
m
)
q - intensywność płukania, przyjmuję q= 13
2
3
sm
dm
=46,8
2
3
hm
m
(zalecane 13÷15
2
3
sm
dm
)
n - liczba płukań każdego filtra na dobę, n=
pł
u
t
t
T
=
77
,
0
55
,
54
24
=0,45
d
1
=0,5 1/d
F=
)
083
,
0
17
,
0
(
8
,
46
5
,
0
)
77
,
0
5
,
0
24
(
8
4000
x
x
x
x
21,5m
2
Ekonomiczna liczba filtrów n=
2
1
F
=2,32
n=5 filtrów
Przyjmuję filtr o wymiarach 6,0 x 3,0m
F
1
=18,0 m
2
F
rzecz
=5 x 18,0=90,0m
2
V
frzecz
=
rzecz
d
F
Q
max
=
90,0
209
=2,33
h
m
Dla złoża dwuwarstwowego V
frzecz
=5÷10
h
m
Sprawdzam, czy można wyłączyć 1 filtr:
V
f
‘=
h
m
F
f
/
10
4
5
*
8
4
5
*
Strona 17 z 27
Drenaż filtracyjny
Zakładam drenaż niskooporowy - dysze filtracyjne - drenaż płytowy wyposażony w grzybki.
Wymagana powierzchnia otworów w dyszach - min 1% F
∑f
o
=0,01 x 18,0 m
2
= 0,18 m
2
Przyjmuję dyszę szczelinową o wymiarach szczelin 0,5 x 10 mm- 24 szt.
Powierzchnia otworów w 1 dyszy:
f
o
=24 x 0,5mm x 10mm = 120mm
2
=120 x 10
-6
m
2
Ilość dysz w 1 filtrze:
Nd=
o
o
f
f
=
6
-
10
x
120
18
,
0
=1500 dysz
Ilość płyt drenażowych:
-płyta drenażowa o wymiarach 1,5 x 1,5 m
-liczba płyt -8szt.
Ilość dysz w jednej płycie
8
1500
=187,5
Przyjmuję 14 dysz w 14 rzędach w rozstawie co:
b=
14
1,5
=0,1 m
Ilość dysz w 1 filtrze: n
d rzecz
=8 x 14 x 14=1568 dysz>1500
Ilość wody płuczącej dla 1 filtra:
Strona 18 z 27
Q
pł1
=F
1
x q= 18,0 x 46,8=842,4
h
m
3
=234dm
3
/s
Straty ciśnienia przy płukaniu
1. Straty na drenażu
Δh
d
=α x q
d
β
x 10
-2
[m]
q
d
=
d
pl
n
Q
=
1568
234
=0,15
s
dm
3
Dysza szczelinowa o wymiarach szczelin 0,5 x 10,0 mm:
α=2570
β=1,74
Δh
d
=2570 x 0,15
1,74
x 10
-2
=0,97m
2. Straty w warstwie podtrzymującej
Zakładam warstwę podtrzymującą za żwiru o wysokości H
p
=0,3m (0,3÷0,5m)
Δh
p
=0,08 x H
p
x q=0,08 x 0,3 x 46,8=1,12m
3. Straty w złożu filtracyjnym
Δh
f
=(
z
-1)x(1-m
o
)xH
ρ
z
- gęstość złoża filtracyjnego, ρ
p
=2,65
3
cm
g
ρ- gęstość wody, ρ=1
3
cm
g
m
o
- porowatość złoża przed płukaniem, m
o
=40%=0,4
H=1,5m
Δh
fp
=(
1
65
,
2
-1)x(1-0,4)x1,5=1,48m
4. Łączne straty ciśnienia
∑Δh= Δh
d
+ Δh
p
+ Δh
f
=0,97+1,12+1,48=3,57
Zbiornik na wodę do płukania
Objętość zbiornika dla 2 płukań pojedyńczych filtrów.
V=2 x (q x F
1
x t
2)
=2 (18x46,8x0,17)=286,4 m
3
Przyjęto zbiornik o wymiarach:
Wysokość=3,0m
Szerokość=10m
Strona 19 z 27
Długość=10m co daje objętość V=300m
3
Koryta popłuczyn
Przyjęte dwa koryta na jeden filtr .
Przepływ koryta:
q
k
=0,5 x Q
pł1
=0,5 x 842,4=421,25
h
m
3
=0,12
s
m
3
Szerokość koryta:
B
k
=0,98 x q
k
0,4
=0,98*0,12
0,4
=0,42m
Przyjęto szerokość koryta B
k
=0,40m
H
k
=1,25 B
k
=0,50m
Wysokość koryta nad złożem
Δh
kp
=
3
,
0
100
25
*
5
,
1
3
,
0
100
*
e
H
=0,675m=0,68m
e- ekspansja złoża, przyjęłam r=25%=0,25
Zbiorczy kanał odpływu z koryt połuczyn
Szerokość kanału:
B
kz
=1,0m
Wysokość kanału:
H
kz
=0,8 x (
kz
pł
B
Q
1
)
0,67
+0,20=0,8 x (
0
,
1
234
,
0
)
0,67
+0,20=0,5m
Dobór rurociągów
Przewód doprowadzający wodę do wszystkich filtrów:
-zakładam prędkość przepływu v=1,2
s
m
(0,8÷1,2
s
m
)
- natężenie przepływu Q= Q
max d
=4000
d
m
3
=46,30
s
dm
3
z nomogramu Colebrooka-White’a dla rur ciśnieniowych z PE firmy PipeLive,
k=0,01mm, temp. 10
o
C odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d=400mm
v
rzecz
=1,10
s
m
i=3‰
Przewód doprowadzający wodę do 1 filtra:
-zakładam prędkość przepływu v=1,0
s
m
(0,8÷1,2
s
m
)
Strona 20 z 27
- natężenie przepływu Q=
n
Q
d
max
=
5
30
,
46
=9,26
s
dm
3
odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d=200mm
v
rzecz
=1,2
s
m
i=7‰
Przewód odprowadzający wodę z 1 filtra:
-zakładam prędkość przepływu v=1,5
s
m
(1,0÷1,5
s
m
)
- natężenie przepływu Q=
n
Q
d
max
=
5
30
,
46
=9,26
s
dm
3
odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d=180mm
v
rzecz
=1,5
s
m
i=12‰
Przewód odprowadzający wodę ze wszystkich filtrów:
-zakładam prędkość przepływu v=1,5
s
m
(1,0÷1,5
s
m
)
- natężenie przepływu Q=46,30
s
dm
3
odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d=400mm
v
rzecz
=1,4
s
m
i=4,5‰
Przewód wody do płukania 1 filtra i przewód odprowadzający popłuczyny z 1 filtra:
-zakładam prędkość przepływu v=2,5
s
m
(2,0÷2,5
s
m
)
- natężenie przepływu Q=Q
pł1
=842,4
h
m
3
=234,0
s
dm
3
odczytuję średnicę wewnętrzną przewodu:
d=300mm
v
rzecz
=2,5
s
m
i=13‰
Strona 21 z 27
6.4. Dezynfekcja wody
Przyjąłem dezynfekcję wody przy użyciu chloru gazowego w postaci wody chlorowej.
Wymagana wydajność chlorowni: G=D
Cl2
x Q
max d
D
Cl2
- wymagana dawka chloru; dla wód podziemnych D
Cl2
=0,7÷1,0
3
m
g
Przyjmuję D
Cl2
=1,0
3
m
g
G
h
=1,0 x 209=209
h
g
=0,21
h
kg
Dobowe zużycie chloru:
G
d
=12,48
d
kg
Wydajność chlorowni zwiększona 30%
G=0,68
h
kg
Przyjmuję 3 chloratory(1 rezerwowy) typu C7 o wydajności 50÷3000
h
gCl
2
Ilość pobieranej wody wynosi 1,5
h
m
3
. Ciśnienie wody pobieranej( zasilającej chloratory)
powinno wynosić 0,2÷0,6 MPa
Zapas chloru na 30 dni:
Z=G*24*30=0,68*24*30=489,6 kg Cl
2
Miesięczny zapas chloru: 10 x 50 kg butli z chlorem
6.5. Ujęcia wody
Źródłem poboru wody jest woda podziemna , której ujęcie znajduje się
w odległości 11 km od miasta.
6.6. Zbiornik na wodę dla wodociągów
Objętość zbiornika:
Strona 22 z 27
V=30%*Q
maxd
=0,3*4000=1200m
3
Dobrano zbiornik dwukomorowy o wymiarach:
H=5m
D=22 m
Objętość jednego zbiornika
3
2
2
7
,
1899
5
*
4
22
*
*
4
*
m
H
D
V
Łączna objętość zbiorników wynosi V=3799,4m
3
=3800 m
3
6.7. Dobór pomp wody czystej
Wysokość podnoszenia wody czystej: 20 m
Odległość transportu wody czystej: 11 km
Średnica przewodu transportującego wodę (z nomogramu Colebrocka-Whita)
Dla Q
maxh
=729,4 m
3
/h=202,6 dm
3
/s=0,203 m
3
/s i prędkości v=1,5m/s otrzymujemy d=400
mm, i=4,0‰
Straty hydrauliczne na długości 11 km:
H
L
=i*L=0,004*11000=44 m
Wysokość podnoszenia:
H
P
=44+20+6=70 m
Strona 23 z 27
6.8. Straty
Długość Średnica Spadek
Straty
m
mm
‰
m
Gr. Stacji
Areator
19
450
3
0,06
Areator
Filtr
61
400
3
0,18
Filtr
Chlorownia
52
400
4,5
0,23
Chlorownia
Zbiornik
19
400
4,5
0,09
Zbiornik
Sieć
29
600
4,0
0,12
Areator
7
Filtr
3,57
Chlorownia
0,1
Zbiornik wody czystej
0,2
SUMA
11,55
6.9. Osadniki
1. Masa osadów powstałych w procesie odżelaziania
3
max
0
25
,
8
*
)
(
m
Q
c
c
V
d
Fe
Fe
w
Fe
OS
2. Objętość popłuczyn
3
2
2
3
24
,
1137
27
,
0
18
5
8
,
46
27
,
0
18
5
/
8
,
46
m
t
F
n
q
V
h
t
m
F
n
h
m
m
q
p
pł
p
3. Objętość odstojnika
0
V =
pł
V +
os
V
1145,49
3
m
Przyjmuję dwa odstojniki każdy o wymiarach:
Strona 24 z 27
H= 5 m, B = 6 m, L = 20 m
4. Objętość laguny
V
1
–ilość osadów pozostałych po zagęszczeniu popłuczyn
3
0
1
9
,
19
0
,
96
100
93
,
99
100
24
,
1137
100
100
m
u
u
V
V
pł
V
2
- ilość osadów z osadnika zagęszczonych do 96%
3
0
2
83
,
0
0
,
96
100
6
,
99
100
25
,
8
100
100
m
u
u
V
V
os
Ilość osadów odprowadzanych na laguny:
83
,
0
9
,
19
=20,73
d
m
3
Roczna ilość osadu o uwodnieniu 96%:
%
96
V
=20,73 x 365=7566,45
rok
m
3
W pierwszym roku odprowadzanie wody drenażem oraz odparowanie wody pozwoli na
obniżenie uwodnienia osadu do 80%. Objętość więc osadu o uwodnienie 80%:
%
80
V
=
80
100
96
100
x
%
96
V
=1513
3
m
Przyjmuję 2 laguny:
3
2
1
757m
V
V
Wymiary poszczególnych lagun
B=16,0m,
H=3,0m,
L=16,0m
Strona 25 z 27
7. Część graficzna
Strona 26 z 27
8. Literatura
1. Lebiedowski Marek. 2004. Uzbrojenie Terenu. Wydawnictwo Politechniki
Łódzkiej, Łódź
2. Nawrocki Jacek. 2010. Uzdatnianie wody cz. 1. Wydawnictwo Naukowe PWN
i Wydawnictwo Naukowe UAM, Warszawa
3. Nawrocki Jacek. 2010. Uzdatnianie wody cz. 2. Wydawnictwo Naukowe PWN
i Wydawnictwo Naukowe UAM, Warszawa
4. Kowal Apolinary L., Świderska-Bróż Maria. 2009. Wydawnictwo Naukowe
PWN, Warszawa
5. Praca zbiorowa. 2000. Uzdatnianie wody. Poradnik. Wydawnictwo Projprzem,
Warszawa
6. Chudzicki Jarosław, Sosnowski Stanisław. 2011. Instalacje wodociągowe.
Projektowanie, wykonanie, eksploatacja. Wydawnictwo Seidel, Warszawa
7. Osuch- Pajdzińska. 2008. Sieci i obiekty wodociągowe. Wydawnictwo:
Politechnika Warszawska, Warszawa
8. Roeske Wolfgang. 2007. Dezynfekcja wody pitnej. Wydawnictwo
Projprzemeko, Warszawa
9. Żuchowicki Antoni Waldemar. 2002. Zaopatrzenie W Wodę. Wydawnictwo
Politechnika Koszalińska, Koszalin
10. Denczew Sławczo. 2002. Podstawy Nowoczesnej Eksploatacji Układów
Wodociągowych I Kanalizacyjnych. Wydawnictwo Arkady, Warszawa
Strony internetowe:
1. http://www.instsani.webd.pl/index.htm - Strona dla uczniów technikum
sanitarnego i ochrony środowiska
Strona 27 z 27
9. Załączniki