|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Рекомендации СНиП 2.04.02-84 при проектировании реагентного хозяйстваВОДОСНАБЖЕНИЕ Кислотное и солевое хозяйство
Методические указания По выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «ВОДОСНАБЖЕНИЕ МАЛЫХ НАСЕЛЁННЫХ МЕСТ» для студентов специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» (всех форм обучения)
Пермь 2011 УДК 628.001.2
Автор – доцент, к.т.н. Н.П.Букалова Рецензент – кандидат техн. наук, доцент, С.В.Новиков
Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Водоснабжение малых населенных мест» для студентов специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения/Автор Н.П.Букалова – Пермь: Изд-во ПГТУ, 2011. - 21 с.
Методические указания составлены на основе учебного плана дисциплины «Водоснабжение малых населенных мест» по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение». В методических указаниях предложены примеры расчета солевого и кислотного хозяйства для выполнения расчетно-графической работы.
На очистных станциях современных водопроводов установки, связанные с процессом коагулирования, обычно включают сооружения для подготовки и дозирования реагентов – реагентное хозяйство, для смешения осветляемой воды с реагентами – смесители, для хлопьеобразования – камеры хлопьеобразования.
Доставляемый на станцию коагулянт может храниться или в сухом виде, или в виде концентрированного раствора. Последнее весьма рационально, особенно на станциях большой производительности.
Коагулянт должен быть введен в очищенную воду до ее поступления в отстойник или осветлитель. Если свойства воды требуют ее подщелачивания, то реагенты, повышающие ее щелочность, также должны быть поданы в воду до ее поступления в отстойник.
Наиболее часто применяемые для коагулирования и подщелачивания реагенты – сернокислый алюминии и известь – представляет собой твердые вещества. Подобные реагенты вводятся в осветляемую воду в виде раствора, а известь вследствие ее слабой растворимости – преимущественно в виде суспензии. Также распространенно дозирование коагулянта в виде порошка.
От свойств реагента зависят условия его хранения и подготовки к дозированию воды.
Основные свойства реагентов Таблица 1
Выбор реагентов определяется принятой технологией очистки, качеством исходной воды и требованиями к степени ее очистки. Расчетные дозы реагентов по их активной части устанавливаются в зависимости от качества обрабатываемой воды с учетом допустимых их количеств в очищенной воде. В процессе эксплуатации сооружении дозы реагентов должны уточняться для каждого периода колебании качеств воды.
Ориентировочные дозы коагулянтов определяются по таблице в зависимости от мутности исходной воды. При применении контактных осветлителей или контактных фильтров эта доза может быть уменьшена на 10-15%. При коагулировании воды алюминатом натрия его доза составляет 1/10 – 1/20 от дозы сернокислого алюминия.
Дозы флокулянтов ПАА, применяемых для улучшения процесса хлопьеобразования ориентировочно определяются по таблице 17 СНиП 2.04.02-84.
Доза хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) принимается: для обеззараживания воды поверхностных источников после ее очистки – до 2-3 мг/л, подземных источников – 0,7-1 мг/л. При большом содержании органических веществ в исходной воде для улучшения процессов коагуляции и обесцвечивания производят предварительное хлорирование дозой хлора 3 мг/л.
Доза порошкового активного угля или перманганата калия, используемых для удаления привкусов и запахов из воды, определяется по результатам технологических исследований.
Суточный расход реагентов определяется по формуле:
(1) Д – доза реагента, мг/л Qсут – полная производительность станции, м3/сут (для суток с максимальным водопотреблением) р – содержание активного вещества в реагенте, %.
Для интенсификации процессов хлопьеобразования помимо ПАА в последнее время применяют флокулянты. Подбор технологического оборудования.
На складах должно храниться запас реагента на срок до 30 суток в зависимости от Qсут. Расчетный запас реагентов округляется до единиц, кратных грузоподъемности транспортного средства, а для реагентов, доставляемых в таре, кратным весу одной упаковки.
Годовой расход реагента: (2) Д ср – средняя для разных периодов года доза реагента, мг/л Q сут – полная производительность станции, м3/сут (для суток со средним водопотреблением)
Поставка и хранение реагентов на водопроводной станции производится в сухом и жидком состоянии, а их дозировка в воду – в виде растворов, суспензии или сухого порошка. Вчсе это определяет большой набор схем хранения и приготовления реагентов.
Схема приготовления коагулянта при сухом хранении, представлена на рис. 1, целесообразна при расходе коагулянта до 5-6 т/сут. Транспортирование коагулянта по складу и загрузка в растворные баки осуществляется с помощью кран-балки и подвесного грейфера емкостью 0,5 м3 с помощью дистанционного пульта.
Склад коагулянта находится в неотапливаемом помещении. Высота склада должна позволять беспрепятственную выгрузку коагулянта и его транспортировку по складу.
Площадь складирования следует рассчитывать на хранение 30-дневного запаса, считая по периоду максимальной потребности реагента: (3) Qсут – полная производительность очистной станции Д – доза реагента, г/м3 Т – продолжительность хранения реагента, сут р – содержание активного вещества в реагенте, % - объемная насыпная масса реагента, т/м3 h – допустимая высота складирования, 1,5-2,5 м.
Расходные баки находятся в отапливаемом помещении, отделяемом от склада капитальной перегородкой. Над этим помещением находится обычно помещения для приготовления или хранения других реагентов. Из растворных баков раствор коагулянта концентрацией 10-15% перепускается в расходные баки, где разбавляется до рабочей концентрации 4-10%. Для перемешивания раствора в нижнюю часть бака через систему труб подается воздух. Из расходных баков раствор коагулянта подается в смеситель насосом-дозатором, либо кислотостойким насосом через дозатор. Количество расходных, растворных баков и насосов должно быть: растворных – 3, расходных – 2.
Схема организации реагентного хозяйства при мокром хранении коагулянта в растворных баках-смесителях представлена на рис. 2. Коагулянт доставляется автотранспортом и загружается в растворные баки-хранилища, где растворяется и хранится в виде 15-20% концентрированного раствора. Емкость баков-хранилищ рассчитывается на 30-суточный расход реагента. Количество баков должно быть не менее трех.
После растворения коагулянта происходит его отстаивание. Осадок собирается в нижней, подрешеточной части баков и сбрасывается в канализационный лоток. Из верхней отстойной части баков-хранилищ крепки раствор коагулянта забирается насосами с помощью поплавка и перекачивается в расходный бак, где приготавливается рабочий раствор.
Для растворения и перемешивания коагулянта в баках предусматривается подвод воздуха от воздуходувок. Воздуходувки могут располагаться в одном помещении с расходным баком и насосами.
Для подачи воздуха в растворные и расходные баки обычно применяют водокольцевые насосы-воздуходувки типа ВК.
Производительность воздуходувок определяется по формуле:
(4) i – интенсивность подачи воздуха в баки с реагентами, л/с*м2 Fi – площадь в плане баков с реагентами
Интенсивность подачи воздуха для перемешивания растворов в баках принимают: - для растворных баков коагулянта 8-10 л/с*м2 - для расходных баков коагулянта 3-5 л/с*м2 - для перемешивания известкового молока и других реагентов 8-10 л/с*м2 при расчете учитывается одновременное приготовление раствора в двух растворных баках и в одном расходном баке для каждого реагента.
По производительности подбирают необходимое количество воздуходувок. Следует предусмотреть одну резервную воздуходувку.
Характеристика воздуходувок ВК. Таблица 2
Производительность насосов для перекачки готовых растворов: (5) W – объем расходного бака, м3 T – время откачки раствора в расходные баки
Если этот же насос используется для перемешивания реагента, то при расчете производительности насоса необходимо учесть дополнительный расход на перемешивание:
(6) F – площадь в плане бака с реагентами, м2 V восх – скорость восходящего потока в баке реагента, мм/с S – доля объема раствора, подлежащего перемешиванию При перемешивании известкового молока принимают Vвосх=5мм/с
Напор насосов определяют: (7) - высота подъема реагента - потери напора в трубопроводах (принимаем 2-2 м.вод.ст.) 1 – свободный напор, м насосов должно быть не менее двух (один рабочий, один резервный)
Для перекачки и дозирования реагентов целесообразно применять насосы-дозаторы. Наиболее распространены плунжерные насосы-дозаторы типа НД, предназначенные для перекачки чистых жидкостей и неабразивных суспензии с концентрацией твердой фазы до 10% по массе.
Подача насосов регулируется от нуля до максимума, путем изменения длины хода плунжера.
Основные параметры насосов-дозаторов приведены в табл. Первая цифра в марке насоса означает подачу в л/час, вторая – давление в атм. Для перекачки известкового молока применяют насосы НД с этими же параметрами, но устойчивые к абразивному действию суспензии.
Перемешивание известкового молока в гидравлических мешалках, перекачка угольной пульпы производится насосами типа ФГ, устанавливаемыми под залив без обратных клапанов.
Основные характеристики насосов- дозаторов типа НД Таблица 3
При производительности станции более 50 тыс.м3/сут применяется схема с хранением концентрированного раствора коагулянта в специальных резервуарах, располагаемых обычно в здании или вне его.
После растворения в растворных баках коагулянт перекачивается кислотостойкими насосами в баки-хранилища, а в растворные баки загружается новая партия коагулянта.
Емкость баков-хранилищ рассчитывается на весь срок хранения. Из баков-хранилищ 15-20% раствор коагулянта насосами или самотеком подается в расходные баки, где готовится рабочая концентрация раствора, подаваемая затем насосом-дозатором в смеситель.
Количество расходных баков в этой схеме должно быть не менее двух, растворных баков и баков-хранилищ – не менее трех.
Перемешивание раствора в баках-хранилищах с помощью воздуха предусматривать не следует. На крупных станциях по экономическим соображениям резервуары обычно располагаются вне здания реагентного хозяйства, но защищают от замерзания раствора.
Температура замерзания 30% раствора коагулянта -5С.
Основные расчетные зависимости для определения объемов баков Таблица 4.
Qч – производительность станции очистки, м3/ч Qсут – то же, м3/сут D – доза реагента, мг/л n – число часов, затрачиваемое на цикл приготовления реагента (от 10 до 24 часов) bp – концентрация раствора в растворном баке, % T – время хранения реагента на станции в сутках (не менее 30) b – концентрация раствора в расходном баке, % G – масса реагента, хранимая на станции очистки воды (в расчете на 30 суток), т qc – производительность сатуратора, л/час p – растворимость реагента, г/л W – емкость рабочей части баков и резервуаров, м3 - объемная масса раствора реагента (обычно 1 т/м3)
Использование очищенных, гранулированных, хорошо растворимых коагулянтов позволяет перейти на их сухое дозирование в воду.
Применение сухого дозирования реагентов повышает точность дозирования и упрощает технологическую схему реагентного хозяйства, так как отпадают растворные и расходные баки.
Использование известкования воды для улучшения процессов коагулирования и стабилизационной обработки воды связано с необходимостью предварительного гашения извести. Из-за малой растворимости извести обычно дозируют в виде известкового молока, представляющего собой быстро расслаивающуюся суспензию. Поэтому в баках хранения известкового молока требуется постоянное перемешивание.
При сухом хранении строительную известь доставляют в негашеном виде на склад, примыкающий к помещению, где расположено оборудование известкового хозяйства. С помощью грейферного крана известь загружается в приемный бункер для гашения.
Гашение извести производят при помощи известегасилок или шаровых мельниц. При применении комовой извести перед загрузкой в известегасилку требуется ее предварительное дробление в дробилках. После известегасилки концентрированное известковое молоко поступает в растворные баки-хранилища, а затем в гидравлическую или механическую мешалку, где разбавляется до 5% концентрации; или циркуляционным насосом.
Недостатком сухого хранения извести является большое пылевыделение при производстве работ и их трудоемкости.
Шаровые и стержневые мельницы предназначены для мокрого измельчения и гашения комовой известию к ним подводится горячая вода. Мельницы применяют при больших расходах извести. При их применении увеличивается количество осадка в сооружениях очистки воды. Для осветления известкового молока применяют гидроциклоны или вертикальные отстойники. Слив осадка из гидроциклона производится обратно в бак неочищенного молока. Осветленное молоко подается в бак очищенного молока, а оттуда насосами-дозаторами в обрабатываемую воду.
В отличии от коагулянтов и извести, сода и хлористый натрии являются хорошо растворимыми реагентами.
Кальцинированную соду дозируют в воду в виде 5-8% раствора для улучшения коагуляции или для стабилизации воды.
Наиболее распространенным флокулянтом является полиакриламид (ПАА), поставляемый на станции очистки воды в виде гелеобразной массы. ПАА хранится на станциях очистки в таре и растворяется в баках с механическими мешалками с числом оборотов вала 800-1000 м 1 мин. Срок хранения раствора ПАА на станциях очистки воды не должно превышать 15 суток. Водные растворы ПАА не обладают коррозионными свойствами и дозируется в воду с концентрацией 0,5-1%.
Схема приготовления ПАА представлена на рис. 5. Хранение и растворение ПАА производится в одном помещении.
Из других флокулянтов наибольшее распространение получили активная кремниевая кислота (АК), ВПК-402, ВА-2, ВА-3.
На рис. 6 приведена технологическая схема установки системы НИИ КВОВ АКХ им. К.Д.Памфилова для приготовления АК обработкой жидкого стекла раствором сернокислого алюминия. В растворных баках готовится 1,5-2,5% раствор жидкого стекла
и 1,5-3,5 раствор сернокислого алюминия. Раствор сернокислого алюминия подается в расходный бак установки АК от расходных баков коагулянтного хозяйства. В непосредственной близости от установки должен находиться склад бочек и растворные баки жидкого стекла. Растворение жидкого стекла производится путем перемешивания с помощью сжатого воздуха подаваемого с интенсивностью 3-5 с/с*м2. Растворные баки можно совмещать с расходными, обеспечив забор отстоянного раствора жидкого стекла с верхнего слоя баков. Количество рабочих установок на станции должно быть не менее двух. В каждой установке должен быть один рабочий и один резервный реактор. В цехах реагентного хозяйства должно быть предусмотрено помещение для венткамеры. Рекомендации СНиП 2.04.02-84 при проектировании реагентного хозяйства - Расчетные дозы реагентов следует устанавливать для различных периодов года в зависимости от качества исходной воды и корректировать в период наладки и эксплуатации сооружений. При этом надлежит учитывать допустимые их остаточные концентрации в обработанной воде, предусмотренные ГОСТ 2874—82 и технологическими требованиями. - Дозу коагулянта Д к, мг/л, в расчете на Al2(SO4)3, FeCl3, Fe2(SO4)3 (по безводному веществу) допускается принимать при обработке: мутных вод — по табл. 5, цветных вод — по формуле
(8)
где Ц — цветность обрабатываемой воды, град.
Примечание. При одновременном содержании в воде взвешенных веществ и цветности принимается большая из доз коагулянта, определенных по табл. 5 и формуле (8).
Таблица 5
Примечания: 1. Меньшие значения доз относятся к воде, содержащей грубодисперсную взвесь. 2. При применении контактных осветлителей или фильтров, работающих по принципу коагуляции в зоне фильтрующей загрузки, дозу коагулянта следует принимать на 10—15 % меньше, чем по табл. 16 и формуле (6).
- Дозу флокулянтов (в дополнение к дозам коагулянтов) следует принимать: а) полиакриламида (ПАА) по безводному продукту: при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком - по табл. 6
Таблица 6
при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке — 0,05—0,1 мг/л; при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 0,2—0,6 мг/л; б) активной кремнекислоты (по SiO2): при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком для воды с температурой более 5—7°С — 2—3 мг/л, с температурой менее 5—7°С — 3—5 мг/л; при вводе перед фильтрами при двухступенчатой очистке — 0,2—0,5 мг/л; при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 1—3 мг/л. Флокулянты следует вводить в воду после коагулянта. При очистке высокомутных вод допускается ввод флокулянтов до коагулянтов. Следует предусматривать возможность ввода флокулянтов и коагулянтов с разрывом во времени до 2—3 мин в зависимости от качества обрабатываемой воды. - Дозу хлорсодержащих реагентов (по активному хлору) при предварительном хлорировании и для улучшения хода коагуляции и обесцвечивания воды, а также для улучшения санитарного состояния сооружений следует принимать 3—10 мг/л. Реагенты рекомендуется вводить за 1— 3 мин до ввода коагулянтов. - Дозы подщелачивающих реагентов Дщ, мг/л, необходимых для улучшения процесса хлопьеобразования, надлежит определять по формуле
(9)
где Д к — максимальная в период подщелачивания доза безводного коагулянта, мг/л; е к — эквивалентная масса коагулянта (безводного), мг/мг-экв, принимаемая для Al2(SO4)3 – 57, FeCl3 – 54, Fe2(SO4)3 – 67; К щ — коэффициент, равный для извести (по СаО) — 28, для соды (по Na2CO3) — 53; Щ 0 — минимальная щелочность воды, мг-экв/л. Реагенты следует вводить одновременно с вводом коагулянтов. - Приготовление и дозирование реагентов надлежит предусматривать в виде растворов или суспензий. Количество дозаторов следует принимать в зависимости от числа точек ввода и производительности дозатора, но не менее двух (один резервный). Гранулированные и порошкообразные реагенты надлежит, как правило, принимать в сухом виде. - Концентрацию раствора коагулянта в растворных баках, считая по чистому и безводному продукту, следует принимать: до 17% — для неочищенного, до 20% — для очищенного кускового, до 24%— для очищенного гранулированного; в расходных баках — до 12 %.
- Время полного цикла приготовления раствора коагулянта (загрузка, растворение, отстаивание, перекачка, при необходимости чистка полдона) при температуре воды до 10°С следует принимать 10—12 ч. Для ускорения цикла приготовления коагулянта до 6—8 ч рекомендуется использование воды температурой до 40°С. Количество растворных баков надлежит принимать с учетом объема разовой поставки, способов доставки и разгрузки коагулянта, его вида, а также времени его растворения и должно быть не менее трех. Количество расходных баков должно быть не менее двух. - Для растворения коагулянта и перемешивания его в баках надлежит предусматривать подачу сжатого воздуха с интенсивностью: 8—10 л/(с×м2) — для растворения; 3—5 л/(с×м2) — для перемешивания при разбавлении до требуемой концентрации в расходных баках. Распределение воздуха следует предусматривать дырчатыми трубами. Допускается применение для растворения коагулянта и перемешивания его раствора механических мешалок или циркуляционных насосов. - Растворные баки в нижней части следует проектировать с наклонными стенками под углом 45° к горизонтали для неочищенного и 15° для очищенного коагулянта. Для опорожнения баков и сброса осадка следует предусматривать трубопроводы диаметром не менее 150 мм. При применении кускового коагулянта в баках должны быть предусмотрены съемные колосниковые решетки с прозорами 10—15 мм. При применении гранулированного и порошкообразного коагулянта необходимо предусматривать на колосниковой решетке сетку из кислотостойкого материала с отверстиями 2 мм.
Примечание. Допускается уменьшение угла наклона стенок баков для неочищенного коагулянта до 25° при оборудовании подколосниковой части баков системой гидросмыва осадка и одновременной подаче сжатого воздуха.
- Днища расходных баков должны иметь уклон не менее 0,01 к сбросному трубопроводу диаметром не менее 100 мм. - Забор раствора коагулянта из растворных и расходных баков следует предусматривать с верхнего уровня. - Внутренняя поверхность баков должна быть защищена кислотостойкими материалами. - При применении в качестве коагулянта сухого хлорного железа в верхней части растворного бака следует предусматривать колосниковую решетку. Баки должны размещаться в изолированном помещении (боксе) с вытяжной вентиляцией. - Для транспортирования раствора коагулянта следует применять кислотостойкие материалы и оборудование. Конструкции реагентопроводов должны обеспечивать возможность их быстрой прочистки и промывки. - Полиакриламид следует применять в виде раствора с концентрацией полимера 0,1—1%. Приготовление раствора из технического полиакриламида надлежит производить в баках с механическими лопастными мешалками. Продолжительность приготовления раствора из ПАА геля 25—40 мин, из ПАА сухого 2 ч. Для ускорения приготовления раствора ПАА следует использовать горячую воду с температурой не выше 50°С. - Количество мешалок, а также объем расходных баков для растворов ПАА следует определять исходя из сроков хранения 0,7— 1 % растворов не более 15 сут, 0,4—0,6 % растворов — 7 сут и 0,1—0,3 % растворов — 2 сут. - Приготовление растворов активной кремнекислоты (АК) производится путем обработки жидкого стекла раствором сернокислого алюминия или хлором. Активацию сернокислым алюминием или хлором следует производить на установках непрерывного или периодического действия. - Для подщелачивания и стабилизации воды следует применять известь. При обосновании допускается применение соды. - Выбор технологической схемы известкового хозяйства станции водоподготовки надлежит производить с учетом качества и вида заводского продукта, потребности в извести, места ее ввода и т.д. В случае применения комовой негашеной извести следует принимать мокрое хранение ее в виде теста. При расходе извести до 50 кг/сут по СаО допускается применение схемы с использованием известкового раствора, получаемого в сатураторах двойного насыщения. - Количество баков для известкового молока или раствора надлежит предусматривать не менее двух. Концентрацию известкового молока в расходных баках следует принимать не более 5 % по СаО. - Для очистки известкового молока от нерастворимых примесей при стабилизационной обработке воды надлежит применять вертикальные отстойники или гидроциклоны. Скорость восходящего потока в вертикальных отстойниках следует принимать 2 мм/с. Для очистки известкового молока на гидроциклонах необходимо обеспечивать двухкратный его пропуск через гидроциклоны. - Для непрерывного перемешивания известкового молока следует применять гидравлическое перемешивание (с помощью насосов) или механические мешалки. При гидравлическом перемешивании восходящая скорость движения молока в баке должна приниматься не менее 5 мм/с. Баки должны иметь конические днища с наклоном 45° и сбросные трубопроводы диаметром не менее 100 мм.
Примечание. Допускается для перемешивания известкового молока применять сжатый воздух при интенсивности подачи 8—10 л/(с×м2). - Диаметры трубопроводов подачи известкового молока должны быть: напорных при подаче очищенного продукта не менее 25 мм, неочищенного — не менее 50 мм, самотечных — не менее 50 мм. Скорость движения в трубопроводах известкового молока должна приниматься не менее 0,8 м/с. Повороты на трубопроводах известкового молока следует предусматривать с радиусом не менее 5 d, где d — диаметр трубопровода. Напорные трубопроводы проектируются с уклоном к насосу не менее 0,02, самотечные трубопроводы должны иметь уклон к выпуску не менее 0,03°. При этом следует предусматривать возможность промывки и прочистки трубопроводов. - Концентрацию раствора соды следует принимать 5—8 %. Дозирование раствора соды следует предусматривать согласно п. 6.20.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.04 сек.) |