ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z OCZYSZCZANIA WODY:

ANALIZA WODY POWIERZCHNIOWEJ

NR 2

Prowadzący: Wykonała:

WODA POWIERZCHNIOWA

1. DANE WYJŚCIOWE

Analiza wody nr 2

Pochodzenie próby: woda powierzchniowa.

Przeznaczenie wody: zaopatrzenie miasta.

Temp. wody : 0-20 ^oC

Mętność: 15 g/m³

Barwa : 35 gPt/m³

Zapach: z1R

pH: 6,8

Twardość ogólna : 15,9 ^otw

Twardość niewęglanowa : 6,1 ^otw

Żelazo ogólne : 0,2 gFe/m³

Mangan : 0,05 gMn/m³

Azot amonowy : 0,8 gN/m³

Azot azotynowy : 0,002 gN/m³

Azot azotanowy : 1,2 gN/m³

Utlenialność : 7,2 g0₂ / m³

Ciała rozp. mineralne: 275 g/m³

Ciała rozpuszczone : 245 g/m³

Zawiesiny ogólne: 10 g/m³

Siarczany: 90 gS0₄^2-/m³

Q= 6300 m³/d

d₁₀ = 0,4·10^-3 m

WR=1,45

2. SCHEMAT TECHNOLOGICZNY.

Woda surowa Woda oczyszczona

1 2 3 4

gdzie:

1. komora szybkiego mieszania (KOAGULACJA);

2) osadnik o przepływie pionowym z komorą reakcji (SEDYMENTACJA);

3. filtr grawitacyjny ze złożem piaskowym (piasek +węgiel aktywny) (FILTRACJA);

4. DEZYNFEKCJA CHLOREM (Cl₂)

3. OBLICZENIA TECHNOLOGICZNE.

W zależności od jakości i rodzaju oczyszczanej wody stosuje się różne chemikalia. W zakładach oczyszczania wody powierzchniowej do najczęściej stosowanych chemikaliów należą koagulanty, substancje wspomagające koagulację, wapno oraz substancje używane do dezynfekcji.

3.1 Wyznaczanie wielkości dawek koagulantów.

Dotychczas stosowane formuły empiryczne umożliwiają orientacyjne określenie dawki koagulantu do usuwania :

• mętności

• barwy

gdzie:

M- mętność,

B- barwa,

D- dawka koagulantu uwodnionego, g/m³

Przyjęto dawkę koagulantu D = 47,3g
/m³

3.2. Wyznaczenie dawki wapna.

Wapno w procesach oczyszczania wody metodą koagulacji może być dawkowane w dwóch miejscach układu technologicznego:

1) Przed procesem koagulacji, gdy zachodzi nierówność:

zas.M < WD + 0,7

gdzie:

zas.M - naturalna zasadowość wody, val/m³

W - współczynnik określający jednostkowe zużycie zasadowości naturalnej wody w procesie hydrolizy koagulantu, (dla siarczanu glinu W=0,0090)

D- dawka koagulantu, g/m³

Zasadowość M wyznaczono za pomocą twardości węglanowej:

Tw_og= Tw_w+ Tw_n

Tw_w=Tw_og - Tw_n= 15,9-6,1=9,8 ^otw

zas.M < WD + 0,7

3,5 val/m³ < 0,0090 ⋅ 47,3 g/m³ + 0,7

3,5 < 1,1257 val/m³

Powyższa nierówność nie zachodzi, więc nie musimy dawkować wapna przed koagulacją.

2) Po procesie koagulacji w celu związania dwutlenku węgla agresywnego.

Wyznaczono niezbędną ilość wapna do związania dwutlenku węgla agresywnego obecnego w wodzie po koagulacji dawką D = 47,3 g Al₂(SO₄)₃ ⋅18 H₂O/m³.

Parametry wody surowej:

pH =6,8

zas.M = 3,5 val/m³ = 175 g CaCO₃/m³ .

Zawartość CO₂ wolnego - CO_2w = 56 g CO₂ /m³

Zawartość CO₂ przynależnego- CO_2p = 11 g CO₂ /m³

Zawartość CO₂ agresywnego - CO_2a = CO_2w - CO_2p = 56-11 = 45 g CO₂ /m³

• obniżenie zas.M (Δzas.M):

Δzas.M = 47,3 ⋅ 0,45 = 25,5 g CaCO₃/m³ .

• zwiększenie zawartości CO_2w (ΔCO₂):

ΔCO₂ = 47,3 ⋅ 0,4 = 18,9 g CaCO₃/m³ .

Woda po koagulacji zawiera ilość wolnego CO₂:

CO_2w = 56 + 18,9 = 74,4 g CO_2w/m³ .

Zasadowość M po koagulacji wynosi:

zas.M = 175 - 21,3 = 153,7 g CaCO₃/m³ .

Dla nowej zasadowości M z nomogramu równowagi węglanowo - wapniowej wyznaczono zawartość dwutlenku węgla przynależnego, która wynosi:

CO_2p = 7,0 g CO_2p/m³.

Zatem ilość dwutlenku węgla agresywnego obecnego w wodzie po koagulacji wynosi:

CO_2a = 74,9 - 7,0 = 67,9 CO_2a/m³ .

Obecną w wodzie zawartość dwutlenku węgla agresywnego należy usunąć.

Uzyskuje się to przez dodanie do wody wapna, które reaguje z agresywnym dwutlenkiem węgla, zgodnie z równaniem:

2 CO_2a + CaO +H₂O = Ca(HCO₃)₂

Wymaganą do wiązania CO_2a ilość wapna obliczono metodą kolejnych przybliżeń.

Przybliżenie1.

Założono, że wiążemy 51 g CO_2a/m³. Ilość wapna wyznaczono z powyższej reakcji, z której wynika, że na 1 mol CaO przypadają 2 mole CO_2a czyli :

56 g CaO przypada
88 g CO_2a

X - 60 g CO_2a

Po dodaniu wyznaczonej ilości wapna do wody nastąpi wzrost zas.M, który wynosi:

Nowa zasadowość M wody po dodaniu wapna wyniesie więc:

zas.M^' = 153,7+ 68,18 =222,5 g CaCO₃/m³ .

Dla zas.M' z nomogramu równowagi węglanowo - wapniowej wyznaczono zawartość

CO'_2p = 25 g CO_2p/m³

Sprawdzenie zawartości agresywnego dwutlenku węgla po dodaniu wapna:

CO'_2a = CO_2w - CO_{2 związany} - CO'_2p

CO'_2a =67,9 - 25 - 60 <0

Zatem widać, że związano za dużo dwutlenku węgla agresywnego.

Przybliżenie 2

Założono, że wiążemy 47 g CO_2a/m³. Ilość wapna wyznaczono z powyższej reakcji, z której wynika, że na 1 mol CaO przypadają 2 mole CO_2a czyli :

56 g CaO przypada
88 g CO_2a

X - 47 g CO_2a

Po dodaniu wyznaczonej ilości wapna do wody nastąpi wzrost zas.M, który wynosi:

Nowa zasadowość M wody po dodaniu wapna wyniesie więc:

zas.M^' = 153,7+ 53,40 =207,1 g CaCO₃/m³ .

Dla zas.M' z nomogramu równowagi węglanowo - wapniowej wyznaczono zawartość

CO'_2p = 20 g CO_2p/m³

Sprawdzenie zawartości agresywnego dwutlenku węgla po dodaniu wapna:

CO'_2a = CO_2w - CO_{2 związany} - CO'_2p

CO'_2a =67,9 - 20 - 47 =0,9 g CO_2a/m³

Dodając do wody 29,90g CaO pozostała ilość agresywnego dwutlenku węgla =0,9g CO_2a/m³ jest <2,0g/m³, dlatego związanie 47g CO_2a/m³ usunie korozyjny charakter wody.

Zużycie wapna.

Wapno jest zużywane w ilości D_CaO = 29,90 g CaO/m³

D⋅Q = 29,9 g CaO/m³ ⋅ 6300 m³/d = 188370 g/d = 188,37 kg/d

Wapno może być dawkowane do wody w postaci wody wapiennej lub w postaci mleka wapiennego, czyli zawiesiny wapna w wodzie najczęściej o 5% stężeniu wagowym.

Ponieważ zużycie wapna jest mniejsze od 250 kg CaO/d, dlatego dawkujemy wapno do wody w postaci wody wapiennej.

3.3. Wyznaczenie dawek substancji stosowanych do chlorowania.

Do dezynfekcji wody chlorem najczęściej stosuje się wodę chlorową, chloraminy, dwutlenek chloru i podchloryn sodu.

Dla wód o dużym zanieczyszczeniu związkami organicznymi chlor dodaje się w ilości:

gdzie:

- chlor pozostały w wodzie po czasie kontaktu 30 min,

4. MAGAZYNOWANIE REAGENTÓW.

4.1. Parametry obliczeniowe.

Powierzchnię magazynowania oblicza się na podstawie dawki reagenta i czasu jego magazynowania. Miarodajne do wyznaczania wielkości magazynu jest maksymalne dobowe zużycie reagenta w postaci produktu technicznego:

M_{d max} = Q_{d max} ⋅ D_max ⋅ f , kg/d

Q_{d max} - maksymalna dobowa wydajność stacji uzdatniania wody, (6300m³/d)

D_max - maksymalna dawka reagenta w postaci czystej i ewentualnie bezwodnej, ustalona na podstawie badań technologicznych, kg/m³

f - współczynnik przeliczeniowy masy reagenta w postaci chemicznie czystej i bezwodnej na masę produktu technicznego (1÷1,4).

a) dawka koagulantu D = 47,3 g / m³ = 0,0473 kg/m³

M_{d max} = 6300 ⋅ 0,0473 ⋅ 1,2 = 357,6 ≈360,0 kg/d

b) dawka wapna D_CaO = 29,9 gCaO/m³ = 0,0299 kg/m³

M_{d max} = 6300 ⋅ 0,0299 ⋅ 1,2 =226,0 kg/d

c) dawka chloru D_Cl2 = 3,0 gCl₂/m³ = 0,0030 kg/m³

M_{d max} = 6300 ⋅ 0,0030 ⋅ 1,2 = 22,7 kg/d

Wielkość zapasu Z wyznacza się jako iloczyn maksymalnego dobowego zużycia reagenta M_dmax i wymaganego czasu składowania T_m .

Z = M_{d max} ⋅ T_m , kg

Wymagany czas składowania (magazynowania) = 30 dni.

a) Dla koagulantu M_{d max} = 357,6 kg/d

Z =357,6 kg/d ⋅ 30d = 10728,0 kg

b) Dla wapna M_{d max} = 226,0 kg/d

Z = 226,0 kg/d ⋅ 30d = 6780,0 kg

c) Dla chloru M_{d max} = 22,7 kg/d

Z = 22,7 kg/d ⋅ 30d = 681,0 kg

4.2. Magazynowanie „ na sucho ”.

Powierzchnię magazynu wyznacza się na podstawie wzoru:

gdzie:

α - współczynnik zwiększający ze względu na transport wewnętrzny (1,15÷1,3);

Z - wymagany zapas reagenta, kg

ρ_n - gęstość nasypowa reagenta, kg/m³,

h_s - dopuszczalna wysokość składowania, m

1. dla siarczanu glinu (ρ_n =1100-1300 kg/m³, h_s = 2 m). Przyjęto ρ_n =1200 kg/m³

2. dla wapna (ρ_n = 1000 kg/m³, h_s = 1,5 m)

3. dla chloru

liczba butli
butli

L₁- pojemność jednej butli

F₁=0,5m² - powierzchnia jednej butli

Chlor przechowywany jest w butlach po 45kg, 30-dniowemu zużyciu odpowiada 20 butli. Chlor podawany jest w postaci wody chlorowej wytwarzanej w chlorowni.

5.URZĄDZENIA DO ROZTWARZANIA I DAWKOWANIA CHEMIKALIÓW.

5.1.Obliczanie objętości zbiorników zarobowych i roztworowych.

a) Zbiorniki zarobowe.

Projektuje się je na 20% stężenia chemikaliów i dwukrotną liczbą zarobów w ciągu doby.

gdzie:

V₁ - objętość zbiornika zarobowego, m³

Q_g - wydajność, (6300m³/d = 262,5 m³/h)

b - stężenie roztworu, (20%)

a - dawka chemikaliów, (47,3 g/m³)

n - liczba zarobów w ciągu doby

b) Zbiorniki roztworowe.

Projektuje się je na 5% stężenie chemikaliów i dwukrotną liczbę zarobów w ciągu doby.

gdzie:

V₂ - objętość zbiornika roztworowego, m³

Q_g - wydajność, (6300m³/d = 262,5 m³/h)

b - stężenie roztworu, (5%)

a - dawka chemikaliów, (47,3g/m³)

n - liczba zarobów w ciągu doby

Przyjęto objętość zbiornika zarobowego V = 1,0 m³ o wymiarach:

1,0 x 1,0 x 1,0 [m].

Przyjęto objętość zbiornika roztworowego V = 3,0 m³ o wymiarach:

3,0 x 1,0 x 1,0 [m].

5.2. Obliczanie objętości zbiornika wody wapiennej.

Przyjęto dwa zbiorniki do roztwarzania wody wapiennej o stężeniu 5%.

Wymagana całkowita objętość zbiorników:

gdzie:

a - dawka chemikaliów (wapno 29,9 g/m³ )

n = 2

b = 5%

Przyjęto objętość zbiornika mleka wapiennego V = 2,0 m³ o wymiarach:

H= 1,3m;

D= 1,4m.

5.3. Obliczenie sytnika dla wody wapiennej.

Objętość sytnika wody wapiennej oblicza się według wzoru.

gdzie:

V- objętość sytnika, m³,

K₁- współczynnik którego wielkość zależy od temperatury nasycanej wody, dla t=10⁰C K₁=7,5,

K₂- współczynnik zależny od stosunku twardości wapniowej od ogólnej, przy twardości wapniowej ≥70% twardości ogólnej K₂=1,0 oraz przy twardości wapniowej <70% twardości ogólnej K₂=1,3,

• twardość wapniowa= 0,7 twardości ogólnej

Q_s- wydajność sytnika (m³/h), którą oblicza się na podstawie wzoru:

gdzie:

Q- ilość oczyszczanej wody, m³/h,

D_CaO- dawka wapna, gCaO/m³,

n- liczba sytników,

C_r- rozpuszczalność wapna w gCaO/m³ zależne od temperatury, dla t=10⁰C, C_r=1250gCaO/m³

Objętość sytnika:

6. URZĄDZENIA DO UZDATNIANIA WODY.

6.1 URZĄDZENIA DO MIESZANIA WODY.

6.1.1. Komory szybkiego mieszania.

Dobrano mieszacz hydrauliczny o przegrodach z przepustami:

• maksymalna wydajność 1 mieszacza 600 m³/h;

• czas przepływu wody 60-120 s;

• prędkość przepływu wody przez otworki ν = 1,0 m/s;

Obliczanie mieszacza hydraulicznego o przegrodach z przepustami.

- powierzchnia każdego z przepustów

- powierzchnia czynna F przekroju koryta za ostatnią przegrodą

- szerokość koryta B

H - głębokość koryta za ostatnią przegrodą (0,4 ÷ 0,5m), przyjęto H=0,4m

- strata ciśnienia h_s przy przepływie wody przez przepusty

μ - współczynnik przepływu przez otwór przepustowy (μ=0,62÷0,7); przyjęto μ=0,65

- wysokość wypełnienia H_i mieszacza przed poszczególnymi przegrodami:

a) przed pierwszą przegrodą

H₁ = H +3h_s = 0,4 +3⋅0,12 = 0,76m

b) przed drugą przegrodą

H₂ = H +2h_s = 0,4 +2⋅0,12 = 0,64m

c) przed trzecią przegrodą

H₃ = H +h_s = 0,4 + 0,12 = 0,52m

- wysokość przepustów w każdej z przegród h_i:

a) w pierwszej przegrodzie

h₁ = H₂ - (0,1÷0,15m) = 0,64 - 0,1= 0,54m

b) w drugiej przegrodzie

h₂ = H₃ - (0,1÷0,15m) = 0,55 - 0,1 = 0,42m

c) w trzeciej przegrodzie

h₃ = H - (0,1÷0,15m) = 0,4 - 0,1 = 0,30m

- szerokość przepustów w każdej z przegród b_i

a) w pierwszej przegrodzie

b) ) w drugiej przegrodzie

c) w trzeciej przegrodzie

- odległość między przegrodami l

l = 2B = 2 ⋅ 0,5 = 1,0m

Przyjęto 2 komory szybkiego mieszania.

6.1.2 Komora wolnego mieszania.

Pojemność komory wolnego mieszania projektuje się na czas przepływu wody w zależności od rodzaju komór. Przyjęto komorę wodoskrętną 900-1200s sprzężoną z osadnikiem o przepływie pionowym i liczbę osadników n = 2.

Q = 262,5 m³ /h

n = 2

- natężenie przepływu w jednej komorze

Q₁ = 262,5 : 2 = 131,25 m³ /h

- objętość wodoskrętnej komory przy założonym czasie przetrzymania t = 900s

V = Q₁ ⋅ t = 131,25 m³ /h ⋅ 0,25h = 32,8 m³

- wysokość cylindrycznej części osadnika przyjęto H = 5,0 m, stąd wysokość komory flokulacji

H_r = 0,9⋅H = 4,5 m

- powierzchnia komory flokulacji

- średnica komory

Woda do komory jest doprowadzona przewodem kołowym, zakończonym dyszą umieszczoną mimośrodowo.

- średnica przewodu

przyjęto : d = 250mm

- prędkość przepływu wody w rurociągu

- średnica dyszy d_d

przyjęto : μ = 0,908 dla dyszy o kącie rozwarcia β = 25°

v_d = 2 m/s (prędkość wypływu wody z przewodu doprowadzającego)

- długość dyszy l_d

l_d = 0,5⋅d_d ctg (β/2) = 0,5⋅0,16ctg(12,5) = 0,40 m

- odległość dyszy od ściany komory

L = 0,2⋅D = 0,2 ⋅ 3,5m = 0,7 m

- strata ciśnienia przy wypływie

h_s = 0,06 ⋅ v_d = 0,06 ⋅ 2m/s = 0,24 mH₂O.

6.2. URZĄDZENIA DO SEDYMENTACJI.

6.2.1.Osadnik o przepływie pionowym zespolony z komorą reakcji.

- powierzchnia osadnika F_os

przyjęto : v_p = 0,5 mm/s (prędkość przepływu pionowego)

gdzie:

Q - natężenie przepływu wody,

- prędkość przepływu pionowego,

przyjęto liczbę osadników n = 2 stąd powierzchnia jednego osadnika:

- średnica osadnika

- całkowita powierzchnia osadnika

F = F_os+ F_kf

F = 78,5 + 7,3 = 85,8m²

Przyjęto całkowitą średnicę wewnętrzną osadnika D_os = 11,0 m.

- objętość osadnika

przyjęto : T = 2,0 h ( czas przepływu wody przez osadnik od 1,5 do 2,0h )

- wysokość osadnika

- wysokość rury centralnej

H_r = 0,8H = 2,8m

- wymagana długość krawędzi przelewowych

przyjęto : O_p= 5m³/(m⋅h) (obciążenie hydrauliczne przelewów na odpływie )

- objętość osadnika przeznaczona na magazynowanie osadu w okresie eksploatacji.

gdzie:

V_o -objętość sfery osadów;

Q - objętość dopływającej wody w jednostce czasu (Q =262,5 m³/h );

T_e - czas między kolejnym usuwaniem osadu z osadnika (T_e = 10h );

C_o - stężenie zawiesin w dopływie do osadnika ;

C_p - stężenie zawiesin w odpływie z osadnika (C_p = 15 g/m³);

n - liczba osadników (n = 2);

δ - stężenie osadów w strefie osadowej (δ = 30000 g/m³ )

Stężenie zawiesin po koagulacji w dopływie do osadnika C_o wynosi

C₀ = C_z + KD + 0,25B + N = 10 + 0,55ּ47,3 + 0,25ּ35 + 4,5 = 49,2 g/m³

gdzie:

C_z - stężenie zawiesin w wodzie surowej, C_z =10 g/m³,

K - współczynnik, K = 0,55 dla siarczanu glinowego oczyszczonego

D - dawka koagulantu, D = 47,3 g/m³,

B - barwa wody, B = 35 gPt/m³,

N - ilość nierozpuszczalnych związków w reagencie dodawanym do wody, w przeliczeniu na g/m³ (do 15% D_CaO )

N =15%D =
= 4,5 g/m³

6.3. FILTRY.

6.3.1. Filtr pospieszny grawitacyjny ze złożem piaskowo-węglowym

Zastosowano filtry ze złożem piasek - antracyt

d₁₀= 0,4⋅10^-3m piasku

WR=1,45 piasku

Powierzchnia filtrów grawitacyjnych

, m²

gdzie Q_h=5÷7,5m³/m²h.

Przyjęto Q_h=6,5m³/m²⋅h

Ekonomiczna liczba filtrów

Powierzchnia jednego filtra
, zakładam 14 m²

Przyjęto 3 filtry, każdy o wymiarach 2m x 7m

F_rzecz= 2⋅7⋅3= 42m²

Przyjęto wysokość złoża piaskowego: H_p=0,7m

Wysokość złoża antracytowego: H_w=0,5m

Wysokość warstwy podtrzymującej: H_pod=0,35÷0,45m, przyjęto H_pod=0,4m

Przyjęto wysokość złoża filtracyjnego: H_zł=1,6m

Dla złoża o parametrach : d₁₀=0,40mm, WR=1,45 oraz temp.wody 283K, intensywność płukania wodą wyznaczono z rys.8.61 wynosi: q₁ = 5,75 dm³/m²s

Intensywność płukania wyznaczono z nomogramu do wyznaczania intensywności płukania filtrów piaskowych według wzoru Minca-Szuberta:

d_z = (1,8WR - 0,8)⋅ d₁₀

d_z = (1,8⋅ 1,45- 0,8) ⋅ 0,04 = 0,07cm

dla d_z = 0.06cm K = 1,55

z nomogramu odczytano q₁ = 5,75 dm³/m²s

stąd :

I_p = K ⋅ q₁ = 1,55⋅ 5,75 dm³/m²s = 8,9 dm³/m²s

Q_x = 8,9 dm³/m²s ⋅ 14 m² =124dm³/s =0,124 m³/s

- koryto popłuczyn

Przyjęto: - 1 koryto popłuczyn, którego szerokość wynosi 2x

Szerokość koryta 0,4m

- prędkość przepływu popłuczyn

- powierzchnia koryta

- głębokość koryta

- odległość dna kanału od dna koryta

Przyjęto kanał zbiorczy odpływu z koryt popłuczyn o szerokości B = 0,6m

gdzie:

Q_x - natężenie popłuczyn w kanale, m³/s

B - szerokość kanału, B = 0,6m

g- odległość dna kanału od dna koryta

6.3.2. Drenaż filtrów pospiesznych.

Drenaż niskooporowy ma znacznie większą powierzchnię otworów wypływu wody płuczącej, przeważnie 1% powierzchni filtru. Przyjęto zatem liczbę grzybków: 81 szt./ m² płyty drenażowej. Każdy z nich ma 24 prostokątne szczeliny o wymiarach 10mm×0,7mm.

- powierzchnia szczelin w jednym grzybku

f₁ = 24 ⋅ 0,01⋅ 0,0007 = 1,68 ⋅ 10^-4m²

- całkowita liczba grzybków w drenażu 1 filtru

N = 14⋅ 81 = 1134 szt.

- całkowita powierzchnia szczelin

f = 1134 ⋅ 1,68 ⋅ 10^-4 = 0,195m²

Całkowita powierzchnia szczelin stanowi około 1,40% powierzchni filtru.

Obliczanie start ciśnienia w drenażu niskooporowym.

- ilość wody płuczącej

Q_pł = Q_x =0,124 m³/s

- prędkość wypływu wody ze szczeliny

-straty ciśnienia

gdzie:

v - prędkość wypływu wody ze szczeliny, v = 0,63 m/s

μ - współczynnik wydatku, dla szczelin μ = 0,65

6.3.3. Dobór uziarnienia

Zastosowano filtry ze złożem piaskowo- węglowym

d₁₀= 0,35⋅10^-3m piasku

WR=1,4 piasku

WR_p =

d_60p =

Z wykresu odczytano dla piasku d_5p=0,37·10^-3 m

Przy doborze uziarnienia węgla aktywnego posłużono się kryterium prędkościowym.

Przyjęto jako dopuszczalne wymieszanie warstw maksymalnie do 5%.

Warunek doboru uziarnienia:

V_{g(d95) ≤}V_d(d5)

- czynnik średnicy

cz_śr =
· d

- czynnik prędkości

cz_p=

g = 9,81 m/s²

=1,31·10^-6 m²/s -współczynnik lepkości kinematycznej

S_s - stosunek gęstości materiału filtracyjnego do gęstości wody

S_s =

ρ_p= 2,65 g/cm²

ρ_w = 1,3 g/m³

ρ_wody = 1,0 g/cm³

cz_{śr (d5p)} =
· 0,37·10^-3 = 7,86
cz_pr(d5p) = 2,0

V_d(d5p) =
· cz_pr(d5p) =

- Wyznaczenie średnicy ziaren antracytu d_95a

Przyjęto V_g(d95w) = V_d(d5p) = 0,05 m/s

Cz_{pr (d95w)}=

d_95a =

Mając punkt o współrzędnych (d_95a, 95%), wykreślono charakterystykę granulometryczną w-wy antracytu.

Parametry warstwy antracytu (odczytane z wykresu)

d₁₀ = 0,47·10^-3 m

d_60w = 0,72·10^-3 m

WR_w=

7. GOSPODARKA ŚCIEKOWO - OSADOWA.

7.1. Odstojniki.

- Ilość popłuczyn

gdzie:

V_pł - objętość popłuczyn, m³,

q- intensywność płukania, q = 5,75 dm³/m²s = 0,00575 m³/m²s,

n_pł -liczba płukań w dobie, n_pł =1,

ΣF- powierzchnia wszystkich filtrów, ΣF=42m²,

t_pł - czas płukania, t_pł = 900 s.

- Procentowy udział wody do płukania w produkcji zakładu

- Objętość odstojnika

V = V_pł + V_os = 220 + 3,14 = 223,14m³ =228 m³

Przyjęto 2 odstojniki o wymiarach: głębokość - 3m, szerokość - 8m, długość - 9,5m.

7.2. Laguny.

- Objętość laguny

gdzie:

t - czas eksploatacji laguny, t = 1 rok,

a - współczynnik zmniejszający objętość lagun ze względu na parowanie, a = 0,2÷0,5.

Przyjęto a = 0,3

V₁- ilość osadów powstałych po zagęszczeniu popłuczyn,

V₂- ilość zagęszczonych osadów z osadników.

- Ilość osadów powstałych po zagęszczeniu popłuczyn

gdzie:

u₀ - uwodnienie początkowe, u₀ = 99,9%,

u - uwodnienie końcowe, u = 96%,

- Ilość osadów z osadników po zagęszczeniu w odstojniku do uwodnienia 96%

gdzie:

u₀ - uwodnienie początkowe, u₀ = 99,6%,

u - uwodnienie końcowe, u = 96%,

- Objętość laguny

Przyjęto głębokość laguny równą 2m, dlatego powierzchnia laguny wynosi 320,0m².

Przyjęto lagunę o wymiarach: głębokość - 2m, szerokość - 16 m, długość - 20m.

- Objętość jednej laguny

8.ZBIORNIKI WODY CZYSTEJ.

Zbiornik wody czystej powinien zapewnić 30% ÷ 50% wydajności projektowanej oczyszczalni. Zatem:

V_zb. = ( 30% ÷ 50% ) ⋅ Q = 0,3 ⋅ 6300 = 2016m³

Przyjęto 2 zbiorniki wody czystej.

• Objętość każdego z nich wynosi:

Przyjęto wysokość każdego ze zbiorników H = 5m

• Powierzchnia jednego zbiornika wynosi:

• Średnica jednego zbiornika wynosi:

Przyjęto zatem średnicę zbiornika D = 17,0m

• Rzeczywista powierzchnia zbiornika wynosi:

• Rzeczywista objętość zbiornika wynosi:

V = F⋅ H = 227 ⋅ 5 = 1135m³

9.DOBÓR RUROCIĄGÓW

Wykorzystane zależności:

;

rurociąg	Qc	Q/Qc	Q	vmin	vmax	vzał	dzał	DN	drz	vrz
		m^3/s	-	m^3/s	m/s	m/s	m/s	m	mm	m	m/s
dopływ wody do ZOW	0,073	½	0,036	0,8	1,2	1,0	0,214	225,0	0,225	0,906
dopływ wody do mieszacza szybkiego			½	0,036	1,0	1,2	1,1	0,204	200,0	0,200	1,146
dopływ wody do osadnika pionowego z komorą reakcji			½	0,036	0,0	0,6	0,5	0,303	315,0	0,315	0,462
wypływ wody z osadnika			½	0,036	0,0	0,6	0,5	0,303	315,0	0,315	0,462
wypływ wody z osadnika			1/1	0,073	0,0	0,6	0,5	0,431	450,0	0,450	0,459
dopływ na 3 filtry			1/1	0,073	0,8	1,2	0,9	0,321	315,0	0,315	0,937
dopływ na 2 filtry			2/3	0,049	0,8	1,2	0,9	0,263	250,0	0,250	0,999
dopływ na 1 filtr			1/3	0,024	0,8	1,2	0,9	0,184	180,0	0,180	0,944
odprowadzenie filtratu 1			1/3	0,024	1,0	1,5	1,2	0,160	160,0	0,160	1,194
odprowadzenie filtratu 2			2/3	0,049	1,0	1,5	1,2	0,228	225,0	0,225	1,233
odprowadzenie filtratu 3			1/1	0,073	1,0	1,5	1,2	0,278	280,0	0,280	1,186
odpływ wody z ZOW			½	0,036	1,0	2,0	1,5	0,175	180,0	0,180	1,415
dopływ wody płuczącej		0,124	1/1	0,124	2,0	2,5	2,4	0,257	250,0	0,250	2,527
odpływ popłuczyn			1/1	0,124	2,0	2,5	2,2	0,257	250,0	0,250	2,527

Q_c - całkowity przepływ,

• dla wody oczyszczanej Q_c=6300
  = 0,124
  

• dla wody płuczącej Q_c=0,124
  

- stosunek przepływu w rurociągu do całkowitego w ZOW

Q - przepływ w rozpatrywanym rurociągu,

v_min,max - zalecana minimalna i maksymalna prędkość przepływu wody w rurociągu,

v_zał - założona prędkość przepływu wody,

d_zał - założona obliczona średnica wewnętrzna rury, m

DN - średnica nominalna wybranej rury; średnica zewnętrzna, mm

d_rz - średnica wewnętrzna dobranej rury, m

v_rz - prędkość przepływu wody w wybranym rurociągu,

Przykładowe obliczenie dla wypływu wody z osadnika pionowego z komorą reakcji:

Q_c= 0,073

v_min=0,8
; v_max=1,2
; v_zał=1,0

Dobrano rurę DN225

10.OPIS TECHNICZNY.

Celem projektu było zaprojektowanie Zakładu Oczyszczania Wody dla wody powierzchniowej o Q =63 000 m³/d. Przeznaczeniem wody jest zaopatrzenie miasta.

Zaprojektowano układ technologiczny:

• koagulacja

• sedymentacja

• filtracja

• dezynfekcja chlorem

Koagulację przeprowadza się przy użyciu siarczanu glinowego

Al₂(SO₄)₃*18H₂O. Przyjęto dawkę koagulantu równą 47,3g Al₂(SO₄)₃*18H₂Og/m³ .

Koagulant dawkowany jest za pomocą pomp dawkujących. Powstały w procesie koagulacji CO₂ agresywny usuwa się poprzez dodanie wody wapiennego w ilości 29,9g CaO/m³.

Proces sedymentacji przeprowadza się w 2 osadnikach o przepływie pionowym z komorą reakcji. Osady odprowadzane są na odstojniki, a po zagęszczeniu z odstojników będą przekazywane na laguny. Na dnie lagun ułożony jest drenaż filtrujący wodę osadową, która to jest następnie kierowana do kanalizacji lub zawracana na początek układu.

Proces filtracji będzie przeprowadzony na filtrach pospiesznych grawitacyjnych. Zaprojektowano 3 filtry z drenażem niskooporowym grzybkowym. Zaprojektowano filtry dwuwarstwowe ze złożem piaskowo-antracytowym. Wysokość warstwy podtrzymującej 0,40m. Złoże płukane jest wodą. Popłuczyny i pierwszy filtrat odprowadzane są na odstojniki.

Dezynfekcję wody przeprowadza się za pomocą wody chlorowej w rurociągu przed zbiornikami wody czystej. Ze względów bezpieczeństwa magazyn chloru został zaprojektowany w odpowiedniej odległości od chlorowni. Wszystkie urządzenia i przewody instalacji chlorowej zostały usytuowane z dala od źródeł ciepła i materiałów palnych. W magazynie chloru zamontowana jest instalacja do niszczenia chloru, w której skład wchodzi wentylacja awaryjna oraz instalacja wodorotlenku sodu.

Zaprojektowano 2 zbiorniki wody czystej. Każdy zbiornik zaprojektowano na 40%Q_dmax.

Pompownia II pompuje wodę ze zbiorników wody czystej i tłoczy ją do sieci wodociągowej.

Wielkość magazynów reagentów zaprojektowano na zapas równy 30-dobowego zapotrzebowania. Magazyny wyposażone są w dźwigi podnośniki, suwnice służące do transportu oraz do ograniczenia kontaktu obsługi z chemikaliami. Rurociąg doprowadzający wodę został ułożony ze spadkiem umożliwiającym grawitacyjny przepływ wody do każdego z obiektów.

Przyjęte wymiary obiektów:

-pompownia 60 m² (6×10),

-budynek chemiczny 160 m² (10×16),

-osadnik pionowy zespolony z komorą reakcji 346 m² (14×28),

-hala filtrów 108 m² (12×9),

-zbiorniki wody czystej 227 m³ ,średnica=17m,

-chlorownia 30 m² (10×30),

-magazyn chloru 20 m² (2×10),

-odstojnik popłuczyn i osadów 76 m² (9,5×8),

-laguny 320 m² (20×16).

Powierzchnia całkowita 2,47 ha.

11. SPIS RYSUNKÓW.

Rysunek nr 1 - Plan sytuacyjny ZUW , skala 1:500

Rysunek nr 2 - Przekrój przez urządzenia, skala 1:100/500

Rysunek nr 3 - Osadniki o przepływie pionowym zespolony z komorą reakcji, skala 1:50

Rysunek nr 4 - Hala filtrów, skala 1:50

Rysunek nr 5 - Hala filtrów przekrój A-A, skala 1:50

Rysunek nr 6 - Hala filtrów przekrój B-B, skala 1:50

Do obliczeń wykorzystano:

„Podstawy projektowe systemy oczyszczania wód” A.L.Kowal, J.Maćkiewicz, M.Świderska-Bróż

25

---