Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska

Politechniki Wrocławskiej

Ćwiczenie projektowe z oczyszczania wody

podziemnej

Prowadząca: Wykonał:

1. Charakterystyka oczyszczanej wody

Oczyszczana woda ma przekroczone dopuszczalne wartości stężenia żelaza (3,7 gFe/m³) oraz manganu (0,30 gMn/m³), więc musi być poddana uzdatnianiu przed wprowadzeniem jej do sieci wodociągowej. Woda będzie oczyszczana w procesie technologicznym składającym się z napowietrzania za pomocą dysz amsterdamskich, filtracji ciśnieniowej na złożu piaskowym wpracowanym oraz dezynfekcji.

2. Wyznaczanie dawki chloru

Potrzebną dawkę chloru obliczam ze wzoru:

D = (3-5) c_N

c_N - stężenie azotu amonowego w wodzie; c_N = 0,45 gN/m³

gCl₂/m³

3. Magazynowanie chloru

Chlor będzie magazynowany w butlach ważących po 45 kg.

Maksymalne dobowe zużycie chloru:

Q_dmax = 12000 m³/d

D_max = 0,00225 gCl₂/m³

f = 1,15

kg/d

Zapas na 30 dni:

Powierzchnia magazynu: F_mag = F₁ + F₂

W ciągu 30 dni potrzeba około 21 butli (d = 0,5 m)

- na butle z chlorem

- na puste butle

F_mag = F₁ + F₂ = 10,5 + 10,5 = 21 m² ≈ 25 m²

Chlorownia:

Godzinowe zużycie chloru:
gCl₂/h

Przyjęto 2 chlorownice typu C-32 pracujące naprzemiennie.

4. Urządzenia do usuwania CO_2agr

Biorąc pod uwagę zasadowość ogólną wody, wynoszącą 4,32 val/m³, przyjęto napowietrzanie otwarte za pomocą dysz amsterdamskich.

Wymagana powierzchnia hali napowietrzania:

Q = 12000 m³/d = 500 m³/h

1) Zakładana wydajność 1 dyszy q = 6 m³/h i rozstaw dysz co 1m, to obciążenie powierzchni wyniesie O_h = 6 m³/(m²h).

2) Zakładana wysokość rozbryzgu wynosi 3,0 m.

Przyjęto halę o powierzchni 90 m² (wymiary 6m x 15 m).

Liczba dysz:

Przyjęto 84 dysz ustawionych po 14 sztuk w 6 rzędach.

Zbiornik odbierający wodę

Powierzchnię zbiornika przyjęto równą powierzchni hali napowietrzania. Zakładany czas przetrzymania wody w zbiorniku: 30 minut (0,5 h).

Objętość zbiornika:

Głębokość zbiornika:

5. Filtry ciśnieniowe

- złoże: piaskowe

- współczynnik równomierności: WR = 1,5

- wymiar czynny: d₁₀ = 0,75 mm

- wysokość złoża: H_z = 1,4 m

- obciążenie hydrauliczne: O_h = 8 m³/(m²h)

Powierzchnia filtrów ciśnieniowych:

Przyjęto średnicę D_nom = 3,0 m. Dobrano zbiornik rodzaju D o wyróżniku DZF 30 - 300 - G.

Powierzchnia 1 filtra:

Liczba filtrów:

Przyjęto 9 filtrów o wysokości złoża filtracyjnego H_z = 1,8 m oraz warstwie podtrzymującej 0,40 m.

Prędkość filtracji:

Prędkość filtracji przy 1 filtrze wyłączonym:

Przyjęto płukanie wodno - powietrzne. W filtrach zastosowano drenaż wysokooporowy rurowy.

Drenaż wysokooporowy wodny

Przyjęto intensywność płukania I_p = 25 m³/(m²h)

Natężenie przepływu wody płuczącej:

Średnica rurociągu głównego drenażu (zał. v = 1,7 m/s):

Przyjęto d_nom = 200 mm; v_rz = 1,46 m/s; i = 14 ‰

Przyjęto rozstaw lateral b = 0,20 m

Liczba lateral n = D/b = 3,0/0,20 = 15

Odległość laterali od ściany filtru: x = 0,04 m

Długość laterali najdłuższej:

Powierzchnia filtru przypadająca na najdłuższą lateralę:

Natężenie przepływu w laterali najdłuższej:

Boczne laterale ( v_zał = 1,5 m/s):

d = 40 mm; v_rz = 1,50 m/s

Odległość pierwszej i ostatniej laterali od wewnętrznej ściany zbiornika: h = 0,08 m.

Długość najkrótszej laterali:

Długość cięciwy:

Powierzchnia filtru przypadająca na najkrótszą lateralę:

Natężenie przepływu w najkrótszej laterali:

Dla d = 40 mm: v_rz =

Obliczenie otworów w drenażu wodnym:

Przyjęto rozstaw otworów: b′ = 0,20 m

Powierzchnia filtru przypadająca na 1 otwór laterali:

Liczba otworów na całej powierzchni:

Powierzchnia 1 otworka o średnicy φ = 12 mm wynosi:

Sumaryczna powierzchnia otworów:

Stanowi to 0,28 % powierzchni filtra, a to mieści się w zalecanym zakresie powierzchni otworów (0,18-0,40 %).

Straty ciśnienia:

Dla przyjętego stopnia równomierności rozdziału wody = 95 % - ξ = 12

Drenaż powietrzny

Przyjęto intensywność płukania powietrzem: I_p = 72 m³/(m²h)

Natężenie przepływu powqietrza:

Średnica rurociągu głównego drenażu (zał. v = 10 m/s):

Przyjęto d_nom = 150 mm; v_rz = 7,98 m/s

Przyjęto rozstaw lateral b = 0,20 m

Liczba lateral:

Odległość laterali od ściany filtru: x = 0,04 m

Długość laterali najdłuższej:

Powierzchnia filtru przypadająca na najdłuższą lateralę:

Natężenie przepływu w laterali najdłuższej:

Boczne laterale ( v_zał = 12 m/s):

d = 25 mm; v_rz = 11,4 m/s

Długość najkrótszej laterali:

Długość cięciwy:

Powierzchnia filtru przypadająca na najkrótszą lateralę:

Natężenie przepływu w najkrótszej laterali:

Dla d = 25 mm: v_rz =

Obliczenie otworów drenażu powietrznego

Przyjęto otworki o średnicy φ 2mm. Powierzchnia 1 otworka

Przyjęto sumaryczną powierzchnię otworów stanowiącą 0,02 % powierzchni filtru, która wynosi

Liczba otworków:

Powierzchnia przypadająca na 1 otworek:

Rozstaw otworków:

6. Gospodarka ściekowo - osadowa

Objętość popłuczyn jest równa objętości odstojnika:

n_pł = 2/d

t_pł = 900s (15 minut)

Przyjęto 2 odstojniki o wymiarach: głębokość - 2,5 m; długość - 20 m; szerokość - 16 m.

Ilość osadów powstających po zagęszczeniu popłuczyn:

Objętość laguny na 1 rok (t = 365 dni; a = 0,3):

Przyjęto 2 laguny, każda o wymiarach: głębokość - 2 m; długość - 30 m; szerokość - 20 m, co daje łączną objętość 2400 m³ .

7. Dobór rurociągów

1. Dopływ do ZOW i do hali filtrów (Q = 0,14 m³/s ; v_zał = 1,0 m/s)

d = 0,422 m ; d_nom = 450 mm ; v_rz = 0,88m/s

2. Dopływ do poszczególnych filtrów (q = 1/9Q = 0,015 m³/s ; v_zał = 1,0 m/s)

d = 0,138 m ; d_nom = 150 mm ; v_rz = 0,85m/s

3. Dopływ na odcinku od filtrów 1,5 do 2,6 (q = 7/9Q = 0,11 m³/s ; v_zał = 1,0 m/s)

d = 0,374 m ; d_nom = 400 mm ; v_rz = 0,87m/s

4. Dopływ na odcinku od filtrów 2,6 do 3,7 (q = 5/9Q = 0,078 m³/s ; v_zał = 1,0 m/s)

d = 0,315 m ; d_nom = 350 mm ; v_rz = 0,81m/s

5. Dopływ na odcinku od filtrów 3,7 do 4,8 (q = 3/9Q = 0,047 m³/s ; v_zał = 1,0 m/s)

d = 0,244 m ; d_nom = 250 mm ; v_rz = 0,96m/s

6. Odprowadzenie filtratu z poszczególnych filtrów (q = 1/9Q = 0,015 m³/s ; v_zał = 1,4 m/s)

d = 0,117 m ; d_nom = 150 mm ; v_rz = 0,85m/s

7. Odprowadzenie filtratu na odcinku od filtrów 2,6 do 3,7 (q = 2/9Q = 0,031 m³/s ; v_zał = 1,4 m/s)

d = 0,168 m ; d_nom = 200 mm ; v_rz = 0,99m/s

8. Odprowadzenie filtratu na odcinku od filtrów 3,7 do 8,4 (q = 3/9Q = 0,047 m³/s ; v_zał = 1,4 m/s)

d = 0,206 m ; d_nom = 250 mm ; v_rz = 0,96m/s

9. Odprowadzenie filtratu na odcinku od filtru 8 do 9 oraz od filtru 4 do rurociągu głównego (q = 4/9Q = 0,062 m³/s ; v_zał = 1,4 m/s)

d = 0,237 m ; d_nom = 250 mm ; v_rz = 1,26m/s

10. Odprowadzenie filtratu na odcinku od filtru 9 do rurociągu głównego (q = 5/9Q = 0,078 m³/s ; v_zał = 1,4 m/s)

d = 0,266 m ; d_nom = 300 mm ; v_rz = 1,1m/s

11. Odprowadzenie filtratu rurociągiem głównym z hali filtrów (Q = 0,14 m³/s ; v_zał = 1,4 m/s)

d = 0,357 m ; d_nom = 400 mm ; v_rz = 1,11m/s

12. Doprowadzenie wody płuczącej i odprowadzenie popłuczyn - filtry są płukane pojedynczo (q = 0,049 m³/s ; v_zał = 2,4 m/s)

d = 0,161 m ; d_nom = 200 mm ; v_rz = 1,56m/s

8. Opis techniczny

Celem projektu było zaprojektowanie Zakładu Oczyszczania Wody dla wody podziemnej o wydajności równej 12 000m³/d . Przeznaczeniem wody są - cele bytowo - gospodarcze.

Zaprojektowano układ technologiczny:

1. napowietrzanie otwarte - dysze amsterdamskie

2. filtracja na filtrach ciśnieniowych pionowych ze złożem piaskowym

3. dezynfekcja chlorem

W celu usunięcia dwutlenku węgla agresywnego zastosowano napowietrzanie otwarte. Biorąc pod uwagę zasadowość M = 4,32 val/m³ proces ten przeprowadza się za pomocą dysz amsterdamskich. Następnie woda spływa do zbiornika gdzie jest przetrzymywana 30 minut.

Woda po napowietrzaniu kierowana jest na halę filtrów. Proces filtracji przeprowadzany będzie na filtrach ciśnieniowych jednowarstwowych. Zaprojektowano 9 filtrów z drenażem wysokooporowym. Filtry jednowarstwowe składają się ze złoża piaskowego o wysokości 1,4 m. Wysokość warstwy podtrzymującej: 0,40 m. Złoże płukane jest wodą i powietrzem. Popłuczyny i pierwszy filtrat odprowadzane są na odstojniki. Po zagęszczeniu osady z odstojników będą kierowane na laguny.

Dezynfekcję wody przeprowadza się za pomocą wody chlorowej w rurociągu, po procesie filtracji.

8

---