Całość SUW (wstęp,obliczenia, wnioski)

POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI

PODSTAWY PROJEKTOWANIA STACJI UZDATNIANIA WODY

Projekt stacji uzdatniania wody dla miasta o zapotrzebowaniu 28 000 m3/d

Barbara Pyrek

Specjalność; WiK

Rok: III

Semestr: VI

Rok akademicki 2010/2011

WSTĘP

Dane wyjściowe

Stacja uzdatniania wody projektowana była zgodnie z wytycznymi , założonymi w temacie. Wszystkie informacje i dane wyjściowe zawarte są w karcie danych projektowych, załączonej do opracowania.

Cel i zakres projektu

Celem projektu jest plan koncepcyjny stacji uzdatniania wody. Projekt zawieraja opis techniczny wraz z niezbędnymi rysunkami .

Podstawą opracowania jest temat wydany przez Zakład Wodociągów i Kanalizacji Politechniki Śląskiej oraz dane wyjściowe do projektu.

Uzasadnienie przyjętego schematu technologicznego

Aby zastosować właściwy schemat technologiczny należy obliczyć ilość zawiesiny pokoagulacyjnej. Zgodnie z założeniami wyznaczono ilość zawiesiny dla koagulantu w postaci siarczanu żelaza Fe SO4 Zastosowano wzór:

C0 – ilość zawiesiny w wodzie surowej

D – dawka koagulantu w formie bezwodnika

k – współczynnik uwzględniający jakość koagulantu.

B – barwa wody

N – ilość nierozpuszczalnych substancji, wprowadzanych z wapnem przy korekcie pH

Dane:

Przyjęto:

Obliczono:

Obliczona wielkość średnia nie przekracza granicznej wartości 50g/m3, dlatego stwierdzono, iż najlepszym rozwiązaniem dla uzdatnienia wody surowej o założonych parametrach jest koagulacja klasyczna z zastosowaniem filtrów pośpiesznych.

  1. Opis urządzeń na SUW

    1. Ujęcie

W celu ochrony pomp przed zanieczyszczeniami pływającymi i zawieszonymi, typowymi dla wód powierzchniowych, w ujęciu zastosowano kraty o prześwicie pomiędzy prętami 40 mm. Prędkość przepływu wody przez kraty – 0,5 m/s.

Pompownia pierwszego stopnia jest transportuje wodę surową do komory szybkiego mieszania poprzez dwa rurociągi o średnicy φ=700mm, zagłębione na 1,3 m.

Dobrano pompy 2 pompy firmy Wafapomp. Dokładniejsze informacje nt. doboru znajdują się w projekcie.

  1. Komora szybkiego mieszania

W komorze szybkiego mieszania dochodzi do dokładnego wymieszania odpowiedniej dawki koagulantu z wodą surową. Zastosowano dwie komory szybkiego o średnicy wewnętrznej DN 65 mm i 4 przegrodach.

Straty na komorze szybkiego mieszania wynoszą 2,434m. Straty ciśnienia na długości pomijamy ze względu na małą długość komory szybkiego mieszania.

  1. Komora flokulacji

Znając zadany laboratoryjny czas flokulacji T=7min, wyznaczono czas obliczeniowy (3T), który
z kolei został wykorzystany do wyznaczenia parametrów komory flokulacji. Na podstawie obliczeń zaprojektowano dwuczęściową komorę flokulacji o całkowitej pojemności 487,763 m3 i wymiarach 9 x 18,056m. Głębokość wody w komorze wynosi 3 m.

W obu częściach komory zastosowano po 6 mieszadeł łopatkowych, ułożonych w dwóch osiach. Zapotrzebowanie mocy na wale mieszadła wynosi 1528,017 W. Szerokość jednej łopatki jest równa 0,121m, a długość 1,213m. Całość zaprojektowano w sposób zapewniający odpowiednie warunki mieszania tj.:

Zaprojektowano 6 osadników pokoagulacyjnych o długości 11,9m każdy. Szerokość jednego osadnika wynosi 4,5m. Całość ma wymiary: 11,9x27m.

W celu ulepszenia pracy osadników, zamontowano w nich pakiet przewodów o przekroju kwadratowym. Długość przewodów mierzona po drodze przepływu wynosi 1m, a bok kwadratu liczony w kierunku prostopadłym do kierunku przepływu: ma długość 0, 05m.

Prędkość przepływu w osadniku jest równam0,0021 m/s.

  1. Filtry pospieszne

Zaprojektowano 6 filtrów pośpiesznych (4 plus 2 filtry rezerwowe). Wymiary jednego złoża filtracyjnego wynoszą 9x6m. Średnica uziarnienia φ = 0,82 mm, ekspansja złoża wynosi 45%. Prędkość filtracji przez złoże wynosi 6,662 m/h. Wymagane są 2 płukania na dobę, przy czym czas płukania maksymalny wynosi t = 10min. . W filtrze zastosowano drenaż kulowy typu DSP.

Suma strat na filtrze wynosi 3 m.

  1. Magazyny reagentów

Magazyny reagentów zaprojektowano tak, aby pomieściły miesięczny zapas siarczanu żelazowego FeSO4.

Reagent przechowywany będzie w workach o masie 50 kg i wymiarach 80x50x20cm. Dla takiego założenia wyznaczono powierzchnię całkowitą magazynu równą 27 m2. Wymiary budynku: 9x3m.

Do roztwarzania siarczanu żelaza stosowane są trzy zbiorniki PRO-1 z wewnętrzną wykładzina chemoodporną firmy Industrio, o średnicy wewnętrznej 1,27m. Objętość jednego zbiorniak wynosi 1,65 m3.

Zapotrzebowanie na wodę do rozrobienia reagentów wynosi 3,012 m3/d.

  1. Zbiornik wód do płukania

Zbiornik wody płucznej został zaprojektowany tak, aby mógł pomieścić niezbędna ilość wody nie tylko do płukania filtrów, ale również do zaspokojenia potrzeb gospodarczych stacji uzdatniania. Maksymalne zwierciadło znajduje się na wysokości 128,4m.n.p.m. Wymagana wysokość podnoszenia wynosi H=22,038m. Zbiornik wody czystej został podzielony na dwie komory k, objętość każdej z komór wynosi ok. 60% pojemności całego zbiornika, co umożliwia czasowe wyłączenie z pracy jednej komory w celu przeprowadzenia czyszczenia lub remontu, przy niewielkim obniżeniu wydajności stacji.

Jest to obiekt wieżowy o pojemności 1379,38m3 i wymiarach 12m×13,5m.

  1. Zbiornik wody czystej

Po filtracji woda kierowana jest do zbiornika wody czystej dwoma rurociągami o średnicach 450mm. Zaprojektowano zbiornik terenowy dwukomorowy prostokątny o wymiarach komory 15x20m i pojemności 4082,71m3. Wysokość napełnienia całego zbiornika wynosi 6,8m.

  1. Odstojniki

Osad z filtrów pośpiesznych jest kierowany do odstojników w celu ich odwodnienia. Przyjęto 4 odstojniki plus o wymiarach 5,5m×27,7m.

Osad powstały w osadnikach wielostrumieniowych jest również kierowany do odstojników osadu. Przyjęto jeden odstojnik plus jeden rezerwowy o wymiarach 5x25m .

W odstojnikach następuje wstępne zagęszczenie osadu, po czym osad kierowany jest do dalszej przeróbki. Osuszony osad wywożony jest na składowisko.

  1. Pompownia IIo

Do sieci miejskiej woda dostarczana jest dwoma rurociągami o średnicy φ = 350 mm. Na potrzeby stacji zastosowano 4 pompy o wydajności..... .

  1. Chlorownia

Przewidziano dezynfekcję chlorem gazowym o dawce przeciętnej – 1,1g/m3. Chlor przechowywany jest w 3 butlach o pojemności 50kg każda. Dawkowanie następuje za pomocą chloratora POWOGAZ typu C53 o zakresie 100-3000g/h. Dobrano również drugi chlorator (rezerwowy) o takich samych parametrach.

Zabezpieczenie ciągłości pracy stacji

Stacja uzdatniania wody musi zapewnić dostarczenie do jednostki osadniczej odpowiedniej ilości medium niezależnie od warunków zewnętrznych , czy zdarzeń losowych. Aby uniknąć sytuacji pozbawienia lokalnej ludności dostaw wody zaplanowano miedzy innymi:

Strefa ochrony sanitarnej

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministrów z dnia 24.03.1965 Dz.U. nr 13 dostosowano się do następujących wymogów:

Wnioski

Powyższy projekt pozwala na zapoznanie się z podstawowymi zasadami wymiarowania
i lokalizacji urządzeń znajdujących się na SUW, jak i uświadamia konieczność uwzględnienia przy projektowaniu pokaźnej liczby czynników niewpływających na jakość uzdatniania wody (spadek terenu, wzajemne umiejscowienie urządzeń, normowe odległości granic działki itd.). Nie jest to jednak projekt wykonawczy , a jedynie poglądowy. Przed przystąpieniem do wykonania jakichkolwiek robót i rozpoczęcia budowy, należało by sporządzić dokładniejsze projekty rozwiązujące szczegółowo poszczególne elementy prac.

W powyższym projekcie skupiono się jedynie na stawianych wymaganiach normatywnych
i planowanych rozwiązaniach technologicznych. W rzeczywistości należy również uwzględnić potencjalne koszty budowy poszczególnych elementów oraz ewentualne sposoby ich niwelowania.

Ponadto pominięto niektóre niezbędne części stacji uzdatniania (aparatura pomiarowa) lub też założono odgórnie wartości, nie uwzględniając danych wyjściowych. W przypadku realnego projektu takie szacowanie wielkości może spowodować nie tylko większe koszty eksploatacji SUW (np. przewymiarowanie urzadzeń) , ale także wpłynąć na pogorszenie jakości uzdatnianej wody.

OBLICZENIA

Obliczanie ilości zawiesiny pokoagulacyjnej. Dobór schematu technologicznego

Aby zastosować właściwy schemat technologiczny należy obliczyć ilość zawiesiny pokoagulacyjnej. Zastosowano wzór:

C0 – ilość zawiesiny w wodzie surowej

D – dawka koagulantu w formie bezwodnika

k – współczynnik uwzględniający jakość koagulantu.

B – barwa wody

N – ilość nierozpuszczalnych substancji, wprowadzanych z wapnem przy korekcie pH

Dane:

Jako koagulant zastosowano FeSO4 :

Przyjęto:

Obliczono:

Uwzględniając obliczone wielkości dobrano koagulację klasyczną objętościową.

  1. Filtracja

    1. Obliczenie niezbędnej powierzchni filtracji

Qbrutto - przepływ obliczeniowy (brutto), powiększony o potrzeby własne stacji uzdatniania wody

QT – maksymalne dobowe zapotrzebowanie wody

F – powierzchnia filtracji

vf – prędkość filtracji

Dane:

Obliczenia:

  1. Ilość złóż

Dane:

Wymiary pojedynczego złoża filtracyjnego:

Założono:

a = 9 m

b = 6 m

gść = 0,4 m

F1 – pole powierzchni czynnej jednego złoża filtracyjnego

n – ilość filtrów

Obliczenia:

Po dodaniu dwóch rezerwowych, łączna ilość filtrów wynosi:

  1. Rzeczywista prędkość filtracji

  2. Długość filtrocyklu

Tobl – długość filtrocyklu (czasu pomiędzy płukaniami)

Pz – pojemność złoża, w której mogą gromadzić się zanieczyszczenia

Cx – zawartość zawiesiny w wodzi dopływającej do filtrów

Dane:

Obliczenia:

Przyjęto dwa płukania na dobę:

  1. Szybkość narastania strat ciśnienia na złożu filtracyjnym

ΔHmax – maksymalne straty ciśnienia na filtrze

Przyjęto:

Obliczenia:

Odczytano z wykresu zależności przyrostu strat ciśnienia filtracyjnego
i głębokości przenikania zawiesin w złożu od uziarnienia złoża filtracyjnego i szybkości filtracji:

Sprawdzenie:

  1. Płukanie filtrów

Przyjęto:

Z wykresu odczytano intensywność płukania uwzględniając dsr=0,82mm:

Obliczenia:

Obliczanie koryt przelewowych

  1. Liczba koryt

Przyjęto:

Korytko odprowadza wodę z 10m2 złoża.

  1. Wydajność wody płuczącej

  2. Kształt koryt

Przyjęto:

Obliczenia:

Obliczenia:

  1. Odległość korytek w osich

  2. Wzniesienie górnej krawędzi koryta

Przyjęto:

Obliczenia:

Drenaż grzybkowy

Przyjęto dyszę typu DSP o parametrach:

Przyjęto:

Wymiary filtra

Obliczenia:

  1. Ilość dysz przypadających na jedną płytę

Przyjęto 24 dysze, umieszczone na płycie w czterech rzędach po 6 sztuk.

Sprawdzenie:

Obliczanie dobowej ilości wody płucznej

Dane:

Przyjęto:

Obliczenia:

Straty ciśnienia na filtrach

  1. W czasie pracy

Wykres Sankey’a

Przyjęto:

$Q_{\text{koag}.} = 30\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

$Q_{\text{gosp}.} = 150\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

$Q_{\text{dez}\text{..}} = 38,4\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

Obliczenia:


$$\sum_{}^{}Q = Q_{\text{koag}.} + Q_{d\text{.\ }pl} + Q_{\text{gosp}.} + Q_{\text{dez}.} = 30 + 4443,280 + 150 + 38,4 = 4661,680\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$Q_{1} = Q_{T} + \sum_{}^{}Q = 28000 + 4661,680 = 32661,680\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$Q_{2}\mathrm{=}Q_{1}\mathrm{-}Q_{\text{dez}} = 32661,680 - 38,4 = 32623,280\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$Q_{3}\mathrm{=}Q_{2} + Q_{\text{sp}.I.f} = 32623,2680 + 213,319 = 32936,319\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$Q_{\text{os}}\mathrm{=}\mathrm{1,5\% \bullet}Q_{3} = 0,015 \bullet 32936,319 = 494,045\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$Q_{4}\mathrm{=}Q_{3} + Q_{\text{os}} = 32936,319 + 494,045 = 33430,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$Q_{5}\mathrm{=}Q_{4} - Q_{\text{koag}.} = 33430,364 - 30 = 33400,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$

Komora szybkiego mieszania

  1. Dobór średnicy przewodu doprowadzającego

Dane:

$Q_{5} = 33400,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}} = 386,578\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s}}$

Przyjęto:

Ilość przegród: np = 4

Ilość ciągów technologicznych: nct = 2

Obliczenia:


$$Q_{5\text{obl}} = \frac{Q_{5}}{2} = \frac{386,578}{2} = 192,789\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s}}$$

Dobrano przewód :

Materiał: stal

Średnica: d = 450mm

Prędkość przepływu: $\ v_{p} = 1,08\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Straty: i = 0, 3%

  1. Średnica poszerzenia

Pole przekroju przewodu: $\text{\ \ }F_{1} = \frac{\pi \bullet d^{2}}{4} = \frac{\pi \bullet 450^{2}}{4} = 158962,5\mathrm{\text{mm}}^{\mathrm{2}} = 0,159\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$


$$D = \sqrt{\frac{4 \bullet 2 \bullet F_{1}}{\pi}} = \sqrt{\frac{4 \bullet 2 \bullet 0,159}{3,14}} = 0,637\mathrm{m}$$

Przyjęto rurę o średnicy wewnętrznej DN 65 mm.

  1. Odstępy między przegrodami


$$a \bullet D = F_{1} \rightarrow a = \frac{F_{1}}{D} = \frac{0,159}{0,65} = 0,245m$$

  1. Straty ciśnienia na komorze szybkiego mieszania

Przyjęto:


$$\frac{D}{d} = 1,44$$




ξposzerz. = 0, 16


ξzwez. = 3


ξprzeg. = 5, 3

Obliczenia:


$${\Delta h_{k.\text{szm}} = \sum_{}^{}{\xi \bullet \frac{v^{2}}{2 \bullet g}} = (\xi}_{\text{poszerz}.} + \xi_{\text{zw}ez.} + \xi_{\text{przeg}.}) \bullet \frac{v^{2}}{2 \bullet g} = (0,16 + 3 + 4 \bullet 5,3) \bullet \frac{{1,4}^{2}}{2 \bullet 9,81} = 2,434\mathrm{m}$$

Straty ciśnienia na długości pomijamy ze względu na małą długość komory szybkiego mieszania.

  1. Mechaniczna komora flokulacji

    1. Objętość komory flokulacji


Dane:

Laboratoryjny czas flokulacji: Tl = 7min

Przyjęto:


T = 3 • 7 = 21min

Obliczenia:


$$Q_{4} = 33430,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}} = 1392,932\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$$


$$V_{\text{kf}} = \frac{Q_{4} \bullet \text{Tz}}{60} = \frac{1392,932 \bullet 21}{60} = 487,526\mathrm{m}^{\mathrm{3}}$$

Przyjęto dwuczęściowa komorę flokulacji.

Objętość jednej części:


$$V_{\text{kf}.1} = \frac{V_{\text{kf}}}{2} = \frac{487,526}{2} = 243,763m^{3}$$

  1. Długość komory flokulacji L

Przyjęto:

Współczynnik doświadczalny: β = 1, 5

Głębokość wody w komorze: Hw = 3, 0m

Liczba osi mieszadeł: Z = 2


Lkf ≥ β • Z • Hw = 1, 5 • 2 • 3, 0 = 9m

Przyjęto długość L=9m.

  1. Szerokość komory B


$$B_{\text{kf}} = \frac{V_{\text{kf}.1}}{L \bullet H} = \frac{243,763}{9 \bullet 3,0} = 9,028\mathrm{m}$$

  1. Wymiary mieszadła łopatkowego

Przyjęto:

Odległość łopatki od zwierciadła wody i dna komory: h = 0, 2m


Dr = H − 2h = 3, 0 − 2 • 0, 2 = 2, 6m

Przyjęto:

Liczba mieszadeł w jednej części komory: n = 6

Liczba mieszadeł w jednej osi:  nz = 3

Odległość między łopatkami oraz między ścianą i łopatką: p = 0, 25m


$$l = \frac{B_{\text{fk}} - \left( n + 1 \right) \bullet p}{n} = \frac{9,045 - \left( 6 + 1 \right) \bullet 0,25}{6} = 1,213\mathrm{m}$$


$$b = \frac{1}{10} \bullet l = \frac{1}{10} \bullet 1,213 = 0,121\mathrm{m}$$

  1. Zapotrzebowanie mocy dla mieszadła

Dane:

Liczba osi mieszadeł: Z = 2

Liczba łopatek w jednej osi: M = 24

Długość łopatki: l = 1, 213m

Przyjęto:

Stosunek prędkości względnych wody i łopat mieszadła: k = 0, 95

Prędkość obrotowa mieszadła:vm = 0, 08s−1

Gęstość wody: $\rho = 1000\frac{\mathrm{\text{kg}}}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}$

Obliczenia:


$$\frac{l}{b} = \frac{1,213}{0,121} = 9,967 \rightarrow \xi = 1,3$$


$$r_{2} = \frac{D_{r}}{2} = \frac{2,6}{2} = 1,3\mathrm{m}$$


$$r_{1} = \frac{D_{r}}{2} - b = \frac{2,6}{2} - 0,122 = 1,178\mathrm{m}$$


Nw = Z • M • π3 • ξk3 • vm3 • ρ • l • (r24r14)=

=2 • 24 • 3, 143 • 1, 3•0, 953 • 0, 083 • 1000 • 1, 213 • (1, 34−1, 1784) = 1528,017W

  1. Sprawdzenie warunków mieszania

Przyjęto:

Stosunek prędkości względnych wody i łopat mieszadła: k = 0, 75

Kinematyczny współczynnik lepkości: $\nu = 1,306 \bullet 10^{- 6}\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{s}}$

Obliczenia:


Nw = Z • M • π3 • ξk3 • vm3 • ρ • l • (r24r14)=


=2 • 24 • 3, 143 • 1, 3•0, 753 • 0, 073 • 1000 • 1, 216 • (1, 34−1, 1784) = 751, 867W


$$G = \sqrt{\frac{{N'}_{w}}{\nu \bullet \rho \bullet V_{\text{kf}}}}\mathrm{=}\sqrt{\frac{751,867}{1,306 \bullet 10^{- 6} \bullet 1000 \bullet 487,526}} = 34,364$$

Gradient mieści się z zalecanym zakresie: G ∈ (25;65)s−1


T = 21 • 60s = 1260s


M = G • T = 34, 364 • 1260 = 43298, 273

Liczba mieści się z zalecanym zakresie: M ∈ (40 000;120 000)s−1

  1. Dobór rurociągów doprowadzających i odprowadzających wodę

Dobrano przewód doprowadzający :

Materiał: stal

Średnica: d = 500mm

Prędkość przepływu: $\ v_{p} = 0,98\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Straty:  i = 0, 19%

Dobrano przewód odprowadzający :

Materiał: stal

Średnica: d = 700mm

Prędkość przepływu: $\ v_{p} = 0,49\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$

Straty:  i = 0, 033%

Osadnik wielostrumieniowy

Dane:

$Q_{4}\mathrm{=}33430,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

Przyjęto:

  1. Obliczeniowa prędkość przepływu wody w przekroju poprzecznym

Przyjęto:

Współczynnik zmniejszający prędkość opadania zawiesin: α2 = 1, 5


$$v = \frac{u_{m}}{\alpha_{2} \bullet s} \bullet \left( \sin\Theta + \frac{1}{c} \bullet \cos\Theta \right) = \frac{0,0004}{1,5 \bullet \frac{11}{8}} \bullet \left( \sin 60 + \frac{1}{0,05} \bullet \cos 60 \right) = 0,0021\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}$$

  1. Powierzchnia przekroju poprzecznego pakietów przewodów(z wyłączeniem grubości ścianki)

Dane:

$Q_{4} = 1392,932\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$

Obliczenia:


$$F = \frac{Q_{4}}{3600 \bullet v} = \frac{1392,932}{3600 \bullet 0,0021} = 184,25\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$$

  1. Liczba osadników i powierzchnia osadnika w planie

Przyjęto:

Liczba osadników nos = 6

Współczynnik zwiększający powierzchnię: β = 1, 15

Obliczenia:


$$F_{c} = \beta \bullet \frac{F}{\sin{\Theta \bullet n_{\text{os}}}} = 1,15 \bullet \frac{184,25}{\sin{60 \bullet 6}} = 40,778\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$$

  1. Wymiary pojedynczego osadnika

Przyjęto:

Szerokość osadnika: Bod = 4, 5m

Długość strefy wlotowej: L1 = 1, 5m

Długość strefy wylotowej: L2 = 1, 35m

Obliczenia:


$$L_{c} = \frac{F_{c}}{B_{\text{os}}} = \frac{40,778}{4,5} = 9,062\mathrm{m}$$

Całkowita dł. osadnika: L = L1 + Lc + L2 = 1, 5 + 9, 062 + 1, 35 = 11, 912m

  1. Sprawdzenie wartości liczby Reynolds’a i Freuda

Przyjęto:

Kinematyczny współczynnik lepkości: $\nu_{k} = 1,306 \bullet 10^{- 6}\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}{\mathrm{s}}$

Obliczenia:

Promień hydrauliczny:


$$R_{h} = \frac{c^{2}}{4c} = \frac{{0,05}^{2}}{4 \bullet 0,05} = 0,0125\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$$

Liczba Reynolds’a:


$$\text{Re} = \frac{v \bullet R_{h}}{\nu_{k}} = \frac{0,0021 \bullet 0,0125}{1,306 \bullet 10^{- 6}} = 20,1$$

Obliczona wartość spełnia warunek: Re < 500

Liczba Freuda:


$$\text{Fr} = \frac{v^{2}}{R_{h} \bullet g}\mathrm{=}\frac{{0,0021}^{2}}{0,0125 \bullet 9,81}\mathrm{=}3,596 \bullet 10^{- 3}$$

Obliczona liczba Freuda spelnia warunek: Fr >10−5

  1. Dobór rurociągów doprowadzających i odprowadzających

Dobrano przewód doprowadzający :

Dobrano przewód odprowadzający :

Magazyny reagentów

Dane:

Rodzaj koagulantu: FeSO4

Dawka przeciętna FeSO4: $D_{\text{FeSO}4} = 8\frac{g}{m^{3}}$

Współczynnik przeliczeniowy dla FeSO4: f = 2, 05

Gęstość FeSO4: $\gamma_{1} = 1,6\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}$

Wysokość składowania: hskl = 1, 6m

Przepływ: $Q_{5} = 33400,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

Obliczenia:

  1. Zużycie reagenta na dobę


$$G_{d} = Q_{5} \bullet D_{\text{FeSo}4} \bullet f \bullet 10^{- 6} = 33400,364 \bullet 8 \bullet 2,05 \bullet 10^{- 6} = 0,548\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{d}}$$

  1. Zapas miesięczny:


$$G_{30} = 30 \bullet G_{d} = 30 \bullet 0,548 = 16,433\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{miesiac}}$$

  1. Objętość zapasu reagentów:


$$V_{30} = \frac{G_{30}}{\gamma_{1}} = \frac{16,433}{1,6}\mathrm{= 10,271}\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{miesiac}}$$

Założono składowanie reagenta w workach o masie 50 kg i wymiarach 80x50x20cm. Objętość zmieszczona w jednym worku:


Vw = 0, 8 • 0, 5 • 0, 2 = 0, 08 m3

  1. Ilość worków


$$n_{w} = \frac{V_{30}}{V_{w}} = \frac{10,271}{0,08} = 129$$

  1. Całkowita powierzchnia magazynu

Założono ułożenie worków w 6 warstwach. Najniższa warstwa obejmuje następującą ilość worków:


$$n_{1w} = \frac{129}{6} \approx 22$$


Fc = 22 • 0, 8 • 0, 5 = 8, 8m2

  1. Wymiary magazynu

Założono powierzchnię Fc jako wielokrotność 1,5m tj.:


Fc = 3m x 3m = 9m2

Zbiorniki roztworowe

  1. Objętość zbiorników

Przyjęto:

Stężenie roztworu: c = 10%

Czas dozowania roztworu: 10 000 < QT < 50 000 → T = 12h

Dane:

Gęstość właściwa dla FeSo4: $\gamma_{\text{Fe}} = 1,1\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}$

Dawka maksymalna koagulantu: $D_{\text{FeSO}4} = 8\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}$

Przepływ: $Q_{5} = 33400,364\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}} = 1391,682\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$

Obliczenia:


$$V_{\text{zb}.\text{roz}} = \frac{Q_{5} \bullet T \bullet D_{\text{FeSo}4}}{10\ 000 \bullet c \bullet \gamma_{\text{Fe}}} = \frac{1391,682 \bullet 12 \bullet 8}{10\ 000 \bullet 10 \bullet 1,1} = 1,2\mathrm{m}^{\mathrm{3}}$$

Dobrano 3 zbiorniki PRO-1 z wewnętrzną z wykładziną chemoodporną firmy INDUSTRIO o wymiarach:

Charakterystyka:

średnica wewnętrzna – 1,27 m

max. wysokość – 1,3 m

Objętość zbiornika – 1,65 m3

  1. Pompki dozujące

Dane:

Objętość jednego zbiornika: V1.zb = 1, 65 m3

Czas dozowania roztworu: T = 12h

Wydajność pompki:

$Q_{\text{pompki}} = \frac{V_{1\text{zb}}}{T} = \frac{1,65}{12} = 0,137\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}} = 137\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{h}}$

Dobrano dozującą pompkę wyporową firmy TAPFLO.

Charakterystyka:

Typ: AP-AI 250

Seria: PDP

Max. wydajność: 164 l/h

Max. Ciśnienie: 250 bar

  1. Ilość wody potrzebnej do rozrobienia reagentów


$$V_{d.\text{roz}} = V_{1.\text{zb}} \bullet n_{\text{rozt}.} = 1,65 \bullet 2 = 3,3\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$

Dane:


$$\rho_{\text{FeSo}4} = 1,9\frac{T}{m^{3}}$$


$$V_{d.\text{koag}.} = \frac{G_{d.\max}}{\rho} = \frac{Q_{5} \bullet D_{\max} \bullet f}{\rho} = \frac{33400,364 \bullet 8 \bullet 2,05 \bullet 10^{- 6}}{1,9} = 0,288\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$V_{d.H_{2}0} = V_{d.\text{roz}} - V_{d.\text{koag}.} = 3,3 - 0,288 = 3,012\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$

Przyjęto:

Tnap = 20 min

$V_{1w} = \frac{V_{d.H_{2}O}}{n_{\text{roz}}} = \frac{3,012}{2} = 1,506m^{3}$


$$Q_{W} = \frac{V_{1.w}}{T_{\text{nap}.}} = \frac{1,506}{20} = 0,0753\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{\min}} = 4,518\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}} \approx 1,3\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s}}$$

Przyjęto rurociąg:

Materiał: PE

Średnica: 40 mm

Prędkość: 0,8 m/s

Spadek: 22%

Obliczanie zbiorników

  1. Wody do płukania

Dane:

F1 = 48, 16m2

$q_{\max} = 23,091\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s \bullet}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}$

$q_{\min} = 19,221\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s \bullet}\mathrm{m}^{\mathrm{2}}}$

tpl.min = 5min = 300s

tpl.max = 10min = 600s

$v_{f} = 7\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{h}}\ $

h = 1h

Przyjęto:

Vpoz. = 100m3

Obliczenia:


Vpl.1 = F1 • qmax • tpl.min • 10−3 = 48, 16 • 23, 091 • 300 • 10−3 = 333, 619m3


Vpl.2 = F1 • qmin • tpl.max • 10−3 = 48, 16 • 19, 221 • 600 • 10−3 = 555, 410m3


Vpl.2>Vpl.1Vpl.2=Vpl


$$V_{\text{gosp}.}\mathrm{=}\frac{1\ }{2}\mathrm{\bullet \ }h\ \mathrm{\bullet}{\ F}_{1} \bullet v_{\text{filtr}.}\mathrm{=}\frac{1}{2}\mathrm{\bullet 1 \bullet 48,16 \bullet 7 = 168,56}\mathrm{m}^{\mathrm{3}}$$


Vzb.pl=2Vpl+V gosp.+Vpoz.=2555,410+168,56+100=1379,38m3

Zaprojektowano zbiornik prostokątny dwukomorowy. Wymiary jednej komory:


a x b = 13, 5 x 12 m

Powierzchnia dna zbiornika jest równa:


Fzb.pl = 2 • a • b = 2 • 13, 5 • 12 = 324m2

Napełnienie każdej z komór wynosi zatem:


$$h_{\text{zb}.pl} = \frac{V_{\text{zb}.p\ l}}{F_{\text{zb}.pl}} = \frac{1379,38}{324} = 4,257\mathrm{m}$$

  1. Woda czysta

Dane:

$Q_{1} = 32661,68\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}} = 1360,903\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{h}}$

Taw = 1h

Tdez = 0, 5h

Tuz = 1, 5h

Obliczenia:


Vaw = Q1 • Taw = 1360, 903 • 1, 0 = 1360, 903m3


Vdez = Q1 • Tudezz = 1360, 903 • 0, 5 = 680, 452m3


Vuz = Q1 • Tuz = 1360, 903 • 1, 5 = 2041, 355m3


Vcz=Vuz+VawVdez=2041,355+1360,903+680,452=4082,710m3

Zaprojektowano zbiornik terenowy dwukomorowy prostokątny o wymiarach komory:


a x b = 15 x 20m

Założono wysokość równą 8m. Po skorygowaniu wysokość wynosi:


$$h_{\text{rz}.} = \frac{V_{\text{cz}}}{2 \bullet F_{\text{komory}}} = \frac{4082,710}{2 \bullet 15 \bullet 20} = 6,8\ \mathrm{m}$$

Odstojniki

  1. Lokalizacja odstojników

  1. Odstojniki osadów filtracyjnych

Powierzchnia rzutu jednego odstojnika

Założenia:

Woda z płukania 1 filtra zrzucana jest do 1 odstojnika.

Wysokość odstojnika: hodst. = 4m


V1 = F1 • qmax • tpl.min • 10−3 = 48, 16 • 23, 091 • 300 • 10−3 = 333, 619m3


V2 = F1 • qmin • tpl.max • 10−3 = 48, 16 • 19, 221 • 600 • 10−3 = 555, 410m3


V2>V1


$$F_{1.\text{odst}.} = \frac{V_{2}}{h_{\text{odst}.}} = \frac{555,410}{4} = 138,853\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$$

Założono:

Wymiary odstojnika:


B =  5, 5 m


L = 5 • B = 5 • 5, 5 = 27, 7m

Rzeczywiste wymiary:

Frz.odst. = B • L = 5, 5 • 27, 7 = 152, 35 m2

$h_{\text{rz}.\text{odst}.} = \frac{V_{2}}{F_{\text{rz}.\text{odst}.}} = \frac{555,410}{152,35} = 3,65\mathrm{m}$

Dobowy harmonogram pracy odstojników

Przyjęto:

Dane:

Ilość filtrów pracujących: 4

Ilość płukań na dobę: 2

Dla powyższych danych sporządzono dobowy harmonogram pracy odstojników:

(rysunek)

  1. Odstojniki osadów z osadników

Powierzchnia rzutu jednego odstojnika

Dane:

$Q_{\text{os}}\mathrm{=}494,045\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$

Przyjęto:

Wysokość odstojnika: hodst. = 4m


$$F_{1.\text{odst}.} = \frac{Q_{\text{os}}}{h_{\text{odst}.}} = \frac{494,045}{4} = 123,512\mathrm{m}^{\mathrm{2}}$$

Założono:

Wymiary odstojnika:


B =  5 m


L = 5 • B = 5 • 5 = 25m

Rzeczywiste wymiary:


Frz.odst. = B • L = 5 • 25 = 125 m2


$$h_{\text{rz}.\text{odst}.} = \frac{Q_{\text{os}.}}{F_{\text{rz}.\text{odst}.}} = \frac{494,045}{125} = 3,95\mathrm{m}$$

Założono dwa odstojniki osadów – pracujący oraz rezerwowy.

Chlorownia

  1. Magazynowanie chloru

Dane:


$$Q_{2} = 32623,280\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


$$D_{\text{przec}} = 1,1\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}$$


$$G_{d} = Q_{2} \bullet D_{\text{przec}} \bullet 10^{- 3} = 32623,280 \bullet 1,1 \bullet 10^{- 3} = 35,886\frac{\mathrm{\text{kg}}_{\mathrm{Cl2}}}{\mathrm{d}}$$

Przyjęto:


T = 4 dni

Masa chloru gromadzona w jednej butli: GB=50 kg


G5d = Gd • T = 35, 886 • 4 = 143, 544 kgCl2


$$n_{B}\mathrm{=}\frac{G_{5d}}{G_{B}}\mathrm{=}\frac{143,544}{50}\mathrm{=}2,8 \approx \mathrm{3\ butle}$$

Przyjęto:


T = 25 dni

Masa chloru gromadzona w jednej beczce: GBecz.=500 kg


G5d = Gd • T = 35, 886 • 25 = 897, 150  kgCl2


$$n_{\text{Becz}.}\mathrm{=}\frac{G_{5d}}{G_{\text{Becz}}}\mathrm{=}\frac{897,150}{500}\mathrm{=}1,8 \approx \mathrm{2\ beczki}$$

  1. Dobór chloratora

Dane:


$$D_{\text{Cl}.\max} = 1,2\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}$$


$$G_{\text{Cl}\text{.\ }h.\max} = \frac{Q_{2} \bullet D_{\text{Cl}.\max}}{24} = \frac{32623,280 \bullet 1,2}{24} = 1631,164\ \frac{\mathrm{g}_{\mathrm{Cl2}}}{\mathrm{h}}$$


$$V_{W.\text{Cl}}\mathrm{= 1600}\frac{\mathrm{l}}{\mathrm{s}}\mathrm{= 38,4\ }\frac{\mathrm{m}^{\mathrm{3}}}{\mathrm{d}}$$


pwym.=0, 2 ÷ 0, 6 MPa

Obliczanie strat na odcinkach pomiędzy urządzeniami

  1. Zbiornik wody czystej – Filtr

Przyjęto:

Straty na filtrze: Hf=3m

Straty miejscowe: hm1 = 0, 35 m

Dane:

Spadek: i = 3, 2%0

Długość przewodu: L1 = 56 m

h1 = Hf + L • i + hm1 = 3 + 0, 003 • 56 + 0, 35 = 3, 518m

  1. Filtr – Osadnik

Przyjęto:

Straty miejscowe: hm2 = 0, 35 m

Straty na osadniku: hos = 0, 2 m

Dane:

Spadek przewodu dla Q3/2: i1/2 = 0, 33%0

Długość przewodu dla Q3/2: L2.1/2 = 31, 27 m

Spadek przewodu dla Q3/6: i2.1/6 = 1, 5%0

Długość przewodu dla Q3/6: L2.1/6 = 12, 14 m

Średnica przewodu dla Q3/6: DN2.1/6 = 350 mm

Prędkość przewodu dla Q3/6: $v_{2.1/6} = 0,58\frac{m}{s}$


$$h_{2} = L_{\frac{1}{2}} \bullet i_{\frac{1}{2}} + {L_{\frac{1}{6}} \bullet i}_{\frac{1}{6}} + h_{\text{os}} + h_{m2} =$$


=31, 27 • 0, 00033 + 0, 0015 • 12, 14 + 0, 2 + 0, 35 = 0, 58m

  1. Osadnik – Komora flokulacji

Przyjęto:

Straty miejscowe: hm3 = 0 m

Straty na komorze flokulacji: hflok = 0, 5 m

Dane:

Spadek przewodu dla Q4/2: i3.1/2 = 0, 33%0

Długość przewodu dla Q4/2: L3.1/2 = 3 m

Spadek przewodu dla Q4/6: i3.1/6 = 0, 48%0

Długość przewodu dla Q4/6: L3.1/6 = 9, 12 m

Średnica przewodu dla Q4/6: DN3.1/6 = 450 mm

Prędkość przewodu dla Q4/6: $v_{3.1/6} = 0,4\frac{m}{s}$


$$h_{3} = L_{\frac{1}{2}} \bullet i_{\frac{1}{2}} + {L_{\frac{1}{6}} \bullet i}_{\frac{1}{6}} + h_{\text{flok}.} + h_{m3} =$$


=3 • 0, 00033 + 0, 0048 • 9, 12 + 0, 5 + 0 = 0, 51m

  1. Komora flokulacji – Komora szybkiego mieszania

Ze względu na małe odległości pominięto straty liniowe.

Straty na komorze szybkiego mieszania obliczono wcześniej:


h4 = Δhk.szm = 2, 434m

  1. Komora szybkiego mieszania – Pompownia Io

Dane:

Spadek: i5 = 0, 35%0

Długość przewodu: L5 = 46, 06 m

h5 = L5 • i5 = 0, 3 + 0, 0035 • 46, 06 = 0, 02 m

Dobór pomp

  1. Pompownia Io

Założona pompa musi pokonać straty:


$$\sum_{}^{}H = 13,64\mathrm{m}$$

Dobrano pompę Powen – Wafapomp S.A. OZ o paramterach:

  1. Pompownia IIo

Pompy dobrano na przepływ QT=1166,667m3/h:

Typ B

.14. Zestawienie średnic rurociągów

lp. Strumień ozn. Przepływ Mat. DN v i
    m3/d l/s Qobl   mm
1 po dezynfekcji Q1 32661,680 378,03 189,01 stal 450
2 po filtrach Q2 32623,280 377,58 188,79 stal 450
3 po osadniku; do filtra Q3 32936,319 381,21 190,60 stal 700
4 po KWM, do osadnika Q4 33430,364 386,93 193,46 stal 700
5 do KSM Q4 33430,364 386,93 193,46 stal 450
6 po KSM; do KWM Q4 33400,364 386,58 193,29 stal 500
7 surowa Q5 33400,364 386,58 193,29 stal 700
8 koagulant Qkoag 30,000 0,35 0,35 PE  80
9 zawracane na SUW suma Q 4661,680 53,95 53,95 PE  
10 dezynfekcja Qdez 38,400 0,44 0,44 PE  
11 do płukania Qd.pł 4443,280 51,43 51,43 stal 175
12 popłuczna Qd.pł 4444,280 51,44 51,44 stal 250
13 spust filtratu Qsp.I.f. 213,039 2,47 2,47 stal  
14 czysta Qt 28000 324,07 162,04 stal 350

Wyszukiwarka