POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Wydział Inżynierii Środowiska

Projekt z urządzeń do uzdatniania wody i oczyszczania ścieków

ĆWICZENIE 1, 2

WYKONAŁA:

Magda Śmigielska

Rok III Gr. ISIW2

Rok: 2005/2006

PROJEKT STACJI UZDATNIANIA WODY POWIERZCHNIOWEJ

Dane do projektu:

1. średnia dobowa wydajność stacji uzdatniania wody Q_dśr=64000m³/d

2. maksymalna dobowa wydajność stacji uzdatniania wody Q_dmax=71000m³/d

3. rodzaj stosowanego reagentu: siarczan glinu, produkt uwodniony, gatunek I

4. przewidywane dawki reagentu w przeliczeniu na produkt bezwodny, chemicznie czysty oraz w przeliczeniu na CaO

Liczba dni	Lato	Jesień	Zima	Wiosna
		90	93	85	97
	Dawka siarczanu glinu [g/m^3] Dawka wapna [g/m^3]	50	60	45	65
		10	12	9	13

5. magazynowanie siarczanu glinu: „na mokro”

6. stężenie zawiesin w ujmowanej wodzie:

lato Z = 210 g/m³

zima Z' = 160 g/m³

7. barwa ujmowanej wody:

lato B = 30 gPt/m³

zima B' = 20 gPt/m³

ĆWICZENIE 1

SCHEMATY TECHNOLOGICZNE, UKŁADY TECHNOLOGICZNE SUW, ZUŻYCIA REAGENTÓW

Schemat stacji uzdatniania wody powierzchniowej przy zastosowaniu koagulacji objętościowej

Woda powierzchniowa z ujęcia

Skratki

Czynnik bakteriobójczy

Do pompowni

i do sieci

wodociągowej

Wielkość zużycia i magazynowania reagentów

Przy uzdatnianiu wody przeznaczonej do różnych celów są stosowane materiały i środki chemiczne, zwane ogólnie reagentami. W projekcie SUW będziemy stosować dwa reagenty: siarczan glinowy i wapno.

1. Siarczan glinowy - produkt techniczny Al₂(SO₄)₃•18 H₂O, produkt bezwodny, chemicznie czysty Al₂(SO₄)₃.

2. Wapno - palone CaO, gaszone Ca(OH)₂

Dobowe zużycie reagentów stosowanych przy uzdatnianiu wody jest zmienne w ciągu roku. Zależy ono od dawki reagentu, dostosowanej do zmiennych właściwości ujmowanej wody i od wymaganej wydajności stacji uzdatniania odpowiadającej zmiennemu dobowemu zapotrzebowaniu na wodę.

SIARCZAN GLINOWY

1. Maksymalne dobowe zużycie reagentu

[kg/d]

gdzie: Q_dmax - maksymalna dobowa wydajność stacji uzdatniania

wody brutto [m³/d]

D_max - maksymalna dawka reagentu w postaci czystej i

bezwodnej [g/m³]

f - współczynnik przeliczeniowy masy reagentu w postaci

czystej i bezwodnej na masę produktu technicznego

2. Współczynnik f

gdzie: m_t, m_cz - gramocząsteczka reagentu, odpowiednio produktu

technicznego oraz produktu chemicznie czystego

bezwodnego [g]

p - zawartość obcych domieszek = 1,4 %

w - wilgotność produktu technicznego = 7%

3) Całkowite roczne zużycie koagulantu w postaci produktu

technicznego

gdzie: t - liczba dni występowania dawki

D - wielkość dawki koagulantu [g/m³]

4) Średnie dobowe zużycie koagulantu

5) Wielkość zapasu koagulantu

gdzie: T_min - minimalny normatywny czas zapasu = 15[d]

Przy minimalnym dobowym zużyciu koagulantu (dawka minimalna D_min= 45g/m³, Q_d = 64000m³/d) zapewniony czas zapasu:

6) Objętość zbiorników magazynujących

gdzie: c - stężenie roztworu reagentu w zbiornikach = 25%

ρ - gęstość roztworu = 1260 [kg/m³]

α_z - współczynnik zapasu 1,4

7) Liczba i wymiary zbiorników

Przyjęłam n = 3 zbiorniki o objętości V₁ = 218m³ każdy. Ustaliłam napełnienie zbiornika H = 3m i wymiary w rzucie poziomym B = 7,5 m i L = 10,5 m, stąd otrzymałam rzeczywistą objętość V₁ = 236 m³. Dolna część zbiornika o wysokości 0,6 m zostanie wykorzystana na umieszczenie rusztu drewnianego i gromadzenie zanieczyszczeń.

8) Mieszanie zawartości zbiornika

Przewiduje się mieszanie przy użyciu pomp. Każdy zbiornik będzie obsługiwany 2 pompami przy założeniu całkowitej wymiany w ciągu 6h. Wydajność jednej pompy powinna wynosić.

WAPNO

1. Maksymalne dobowe zużycie mleka wapiennego

gdzie: D_max - maksymalna dawka wapna = 13 [g/m³]

f - współczynnik przeliczeniowy masy reagentu = 1,46

MAGAZYN DO MOKREGO SKŁADOWANIA KOAGULANTU

1 - koagulant, 2 - ruszt drewniany, 3 - doprowadzenie wody, 4 - doprowadzenie sprężonego powietrza, 5 - odprowadzenie roztworu koagulantu, 6 - spust, 7 - transporter podający koagulant

ĆWICZENIE 2

URZĄDZENIA GOSPODARKI REAGENTOWEJ, MIESZALNIKI

Zbiorniki roztworowe do przygotowania roztworu siarczanu glinu

Reagenty stosowane przy uzdatnianiu wody wprowadzane są do niej w postaci roztworów wodnych. Do przygotowania roboczego roztworu reagentów stosowany jest zbiornik roztworowy. Zbiorniki służące do przygotowywania roztworów są wyposażone w urządzenia do mieszania. Mieszanie jest przeprowadzone za pomocą sprężonego powietrza.

1. Objętość zbiorników roztworowych

gdzie: M_max - maksymalne dobowe zużycia reagenty [kg/d]

c - wymagane stężenie roztworu = 7%

ρ - gęstość roztworu = 1000 [kg/m³]

n - liczba przygotowań roztworu w ciągu doby = 4

Przyjęto 4 zbiorniki o objętości każdego z nich V_r = 8,75 m³ i wymiarach: wysokość czynna zbiornika h_r = 2m, szerokość b_r = 2m, długość l_r = 2,19m.

Całkowita wysokość zbiornika przy założeniu wysokości części nie wypełnionej roztworem h₀ = 0,4m, wyniesie H_c^r = 2,0 + 0,4 = 2,4m.

2. Instalacja sprężonego powietrza

Mieszanie zawartości zbiornika roztworowego dokonywane będzie przy użyciu sprężonego powietrza dostarczanego przez sprężarkę.

Ilość powietrza niezbędna do mieszania pojemności zbiorników roztworowych:

gdzie: q_p^r = intensywność doprowadzania powietrza = 4 [l/sm²]

Zbiorniki do przygotowania mleka wapiennego

1. Objętość zbiornika

gdzie: c_mw - wymagane stężenie roztworu = 5%

ρ - gęstość roztworu = 1000 [ kg/m³]

n - liczba przygotowań roztworu w ciągu doby = 2d^-1

2) Wymiary zbiornika

Wymiary zbiornika ustaliłam przy założeniu, że średnica zbiornika (D) równa jest jego wysokości czynnej (H) wypełnionej roztworem. Wówczas stosunek D:H = 1 i średnica zbiornika:

Przyjęłam ostatecznie zbiornik o wymiarach: D = 2,05m, H = 2,05m, wysokość całkowita H_c = 2,45m

3) Wymiary mieszadła

Powierzchnia łap:

Długość łapy (licząc po obu stronach osi mieszadła)

Przy założeniu, że łapy umieszczone są na dwóch poziomach, czyli liczba par łap na jednej osi z = 2, szerokość łapy:

4) Moc silnika poruszającego mieszadło

gdzie: m = 4

ρ = 1000 [kg/m³]

n = 25 obr/min = 0,42 obr/s

k = 1,5

η = 0,9

Dobieram silnik o mocy 3,1 [kW]

Dawkowniki

Dawkowniki są urządzeniami do dodawania reagentów do wody, w ilości niezbędnej do optymalnego przebiegu procesu jej uzdatniania.

Ze względu na postać dawkowanego roztworu obliczam dawkowniki roztworów.

1. Wydajność dawkowników roztworów siarczanu glinu

gdzie: Q - natężenie przepływu uzdatnianej wody = 0,82 [m³/s]

D - dawka reagentu = 65 [g/m³]

f - współczynnik przeliczeniowy masy reagentu = 2,13

c - stężenie dawkowanego roztworu = 5%

ρ - gęstość roztworu = 1,05 [t/m³]

Dobieram pompę typu ND, wielkość B, pracującą w zespole 4 pomp, skok nurnika 60mm, średnica nurnika 100mm, dopuszczalne przeciwciśnienie 60mH₂O.

2. Wydajność dawkowników roztworów wapna

gdzie: D = 13 [g/m³]

Dobieram pompę typu ND, wielkość A, pracującą w zespole 3 pomp, skok nurnika 40mm, średnica nurnika 63mm, dopuszczalne przeciwciśnienie 40mH₂O.

MIESZALNIK Z MIESZADŁEM ŁAPOWYM

1 - doprowadzenie wody, 2 - mieszadło łapowe, 3 - otwory,

4 - koryto, 5 - odprowadzenie wody

Mieszalnik

Mieszalniki służą do szybkiego wymieszania reagentu z wodą w celu zapewnienia odpowiedniego przebiegu procesów uzdatniania w całej masie wody. Projektuję 4 mieszalniki mechaniczne z mieszadłem łapowym.

Natężenie przepływu przez jeden mieszalnik:

1. Objętość czynna mieszalnika

gdzie: Q - natężenie przepływu przez jeden mieszalnik = 740[m³/h]

t - czas przebywania wody w mieszalniku, przyjmuję t = 40 s

2) Średnica i wysokość czynna mieszalnika

przyjmuję D = 2,1m

gdzie: α - rozbieżność w stosunku do proporcji standardowych,

przyjmuję α = 1,1

D - średnica mieszalnika [m]

H - wysokość czynna mieszalnika [m]

3. Wymiary mieszadła

Przyjmuję mieszadło dwułamowe, bez przegród w mieszalniku.

1. średnica mieszadła przy stosunku D/d = 3

przyjmuję d = 0,9m

2. wysokość łapy mieszadła przy stosunku b/d = 0,25

4. Sprawdzenie warunków mieszania w mieszalniku

Warunki mieszania określone są liczbą Reynoldsa

gdzie: n - prędkość obrotowa mieszadeł

ν - kinematyczny współczynnik lepkości

Ponieważ otrzymana wartość liczby Reynoldsa jest wyższa od wartości granicznej zapewnione będą dobre warunki mieszania.

5. Moc na wale mieszadła i moc silnika

Zarówno wymiary mieszalnika jak i wymiary mieszadła odbiegają od warunków standardowych, gdyż stosunek
, zaś
.

Moc na wale mieszadła:

gdzie: C = 0,6

h = 0,6

a = 1,1

ρ = 1000 [kg/m³]

Wymagana moc silnika:

gdzie: k = 2,0

η = 0,9

6) Obliczenie koryt zbiorczych

Woda po przejściu przez mieszalnik zbierana będzie przez koryta zbiorcze umieszczone na obwodzie zewnętrznym urządzenia.

Przekrój poprzeczny koryta:

gdzie: V_k - prędkość przepływu wody w korycie zbiorczym

V_k = 0,6 [m/s]

Wysokość słupa wody:

gdzie: b_k - założona szerokość koryta = 0,3m

Powierzchnia otworów:

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

gdzie: V_o - prędkość przepływu wody przez otwory = 1m/s

Liczba otworów:

gdzie: d_o - średnica otworu, przyjęłam d_o = 0,10m

Odległość między osiami otworów:

7) Odprowadzenie wody z mieszalnika

Woda z mieszalnika odprowadzana jest przewodem kołowym, przy zachowaniu prędkości V = 0,8 - 1,2 [m/s] (przyjmuję

V = 0,9 [m/s]). Dla przypływu 740 m³/h = 0,2 m³/s przewód odprowadzający wodę z mieszalnika ma średnicę:

Filtr pospieszny

Osadnik

Komora flokulacji

Mieszalnik

Roztwór siarczanu glinu

Krata (sito)

Urządzenia do dezynfekcji

Magazyn siarczanu glinu

Zbiornik roztworowy

Dawkownik siarczanu glinu

Zbiornik wody czystej

Osady

Ścieki po płukaniu filtru

Dowóz siarczanu glinu

Roztwór wapna

Dawkownik wapna

Zbiornik mleka wapiennego

Magazyn wapna

Dowóz wapna

---