Выбор и расчет системы водоподготовки

 

При сухом хранении коагулянта площадь склада F, м², находится по формуле

 

,                                                               (6)

 

где Т – период хранения реагента, сут; a – коэффициент, учитывающий дополнительную площадь на проходы, равный 1,15; r – объемная масса реагента, кг/м3; h – высота штабеля реагента, м.

Вместимость каждого растворного  бака:

 

,                                                                (7)

 

где Т_раств – время полного цикла приготовления раствора, ч; ρ_раств – объемная масса раствора, равная около 1000 кг/м³;  b_раств – концентрация коагулянта в растворном баке в активном продукте, %.

Емкость каждого расходного бака определяется по формуле 

 

,                                              (8)

где b_расх – концентрация раствора в расходных баках, равная 4–10 %.

Все баки, как  правило, выполняются близкой к  кубу формы из железобетона со стенками толщиной 100–200 мм, покрытыми кислотоупорными  материалами. 

При мокром хранении коагулянта в растворных баках с получением в них концентрированного раствора (15–20 %) в зависимости от конструкции баков и крепости раствора реагента объем баков следует определять из расчета 1,9–2,5 м³ на 1 т товарного коагулянта.

Общая емкость  растворных баков должна быть увязана  с объемом разовой поставки реагента. Количество растворных баков должно быть не менее трех.

Число расходных  баков при этой технологии также  должно быть не менее двух, вместимость  каждого расходного бака

 

 

(9)

 

где Т_расх – время, на которое предусматривается запас рабочего раствора реагента, равное обычно 12–24 ч; r_расх – объемная масса раствора, равная 1000 кг/м³; b_расх – концентрация рабочего раствора коагулянта в баке по активному продукту, равная 4–10 %.

 

 

2.3.3. Отделение приготовления щелочных реагентов

 

Хранение и приготовление соды аналогично приготовлению коагулянта. Хранение соды возможно как в сухом (в заводской таре), так и в мокром виде. Сода является хорошо растворимым реагентом, практически не содержащим нерастворимых примесей. Раствор соды концентрацией 5–8 % готовят в железобетонных или стальных баках с плоским или слегка коническим днищем. Перемешивание и растворение порошкообразной или кусковой соды осуществляют циркуляционным насосом, лопастной мешалкой, либо сжатым воздухом. Для ускорения растворения соды вода подогревается до 60 ⁰С.

Растворные  баки для соды не требуют больших  уклонов днищ для удаления осадка. Обычно для опорожнения баков  достаточен уклон 5–10 %.

Поскольку сода растворяется хорошо и быстро, то рабочие растворы возможно готовить сразу в расходных баках (без растворных). С этой  целью нормами рекомендуется 3 бака, емкость каждого определяется по формуле (9).

Приготовление извести имеет свои особенности, так как известь  является мало растворимым веществом. Предельная растворимость извести при расчете на СаО при температуре 10 ⁰С составляет 1330 мг/л, т. е. 0,133 %. Поэтому известь дозируется в виде суспензии, называемой известковым молоком, с концентрацией до 5 % по СаО. Поскольку известковое молоко предрасположено к расслоению, то оно нуждается в постоянном перемешивании. Кроме того, в извести содержатся песок и частицы недопала, поэтому известковое молоко необходимо очищать. С этой целью используются вертикальные отстойники или гидроциклоны. 

При использовании комовой извести  следует предусматривать ее гашение  и хранение в емкостях в виде теста 35–40 %-ной концентрации. Объем емкостей определяют из расчета 3,5–5 м³ на 1 т товарной извести. Помещения известкового хозяйства относятся к запыленным, поэтому емкости для гашения извести и приготовления известкового молока следует размещать в изолированном помещении, оборудованном приточно-вытяжной вентиляцией.

Приготовление известкового молока осуществляют в баках, число которых должно быть не менее двух. Баки должны иметь  конические днища с углом 45⁰ и сбросные трубопроводы диаметром не менее 100 мм.

Перемешивание извести в баках  осуществляют гидравлическим способом с помощью циркуляционного насоса при восходящей скорости не менее 5 мм/с (18 м/ч), механической мешалкой, либо барботированием воздухом с интенсивностью 8–10 л/с^. м².

Мешалки извести служат расходными баками, емкость их определяется по формуле (9). Некоторые типы мешалок  выпускаются промышленностью России (http://www.talnah.ru/isvmilk.htm). Вариант схемы известкового хозяйства приведен на рис. 2.

 

Рис. 2. Известковое хозяйство при  мокром хранении реагента: 1 – бак гашения и хранения извести; 2 – насосы перекачки известкового молока; 3 – гидроциклон; 4 – мешалка гидравлическая; 5 – циркуляционные насосы для перемешивания извести; 6 – насос-дозатор; 7 – подача воды; 8 – подача воздуха; 9 – грейфер; 10 – лоток стоков

2.3.4. Отделение приготовления флокулянтов

 

Особенным свойством флокулянтов является их старение, поэтому срок хранения в растворе ограничен. Хранение флокулянтов осуществляется в заводской таре (мешках, бочках). Для их растворения используются специальные мешалки, так как при перемешивании непрочного в связях высокомолекулярного реагента обычными центробежными насосами разрываются цепочки молекул флокулянта и теряются его активные свойства. Вариант приготовления флокулянта приведен на рис. 3.

Растворные  мешалки заводского изготовления состоят  из бака 1, собственно лопастной электрической мешалки 2 и насоса для циркуляции и перекачки раствора 4. Флокулянт по мере необходимости высыпается в бак через люк в его верхней крышке.

Далее раствор  перекачивается в расходный бак 7, расположенный на отметке, позволяющей самотечную подачу флокулянта в смеситель. Для дозирования использован объемный, поплавковый дозатор 8. Подача раствора флокулянта в смеситель производится эжектором 6, в который подается вода с напором 10–20 м.

 

 

Рис. 3. Приготовление  и дозирование флокулянта: 1 – бак раствора флокулянта; 2 – мешалка с электродвигателем; 3 – опорожнение; 4 – насос; 5 – вода для приготовления раствора; 6 – эжектор; 7 – расходный бак; 8 – поплавковый дозатор; 9 – подача раствора флокулянта в обрабатываемую воду

Таблица 5   

Технические характеристики мешалки  
для приготовления раствора флокулянта

 

Обозначение	Объем, м3	Диаметр, мм	Высота, мм	Габарит в плане, мм	Масса, кг
МГФ-4	4	1600	2100	3370	1600

 

 

 

2.3.5. Расчет и подбор  оборудования цеха реагентов

 

Вариант примера с сухим хранением  коагулянта. Схема организации приготовления коагулянта приведена на рис. 1, а.

Площадь склада F, м², определена по:

G_{сух.коаг}= 339, 32 кг/сут; Т= 15 сут; a =1,15; r = 1100 кг/м³ (табл.4); h = 1,5 м.

 

В результате  расчета площадь склада

 

F= (339,32 · 15 · 1,15)/(1100 · 1,5) = 3,55 м².

 

Для растворения  коагулянта предусматривается 3 растворных бака с вместимостью каждого, определенной по формуле (7), в которой Q = 4554 м³/сут; Д_к = 38 мг/л; Т_раств = 12 ч; r_раств = 1000 кг/м³; b_раств = 15 %.

В результате

 

W_раств = (4554 · 38 · 12) /( 24 · 10 · 1000 · 15) = 0,58 м³.

 

Принимается 3 бака с размерами  пирамидальной части 0,6 х 1,0 х 1,0 м.

 

Схемы одного из баков и их взаимного расположения приведены на рис. 4.

Рис. 4. Схема  растворных баков коагулянта

 

Для повышения  точности дозирования раствор разбавляется в расходных баках до рабочей  концентрации b_расх = 5 %  . Число расходных баков принимается равным двум.

Объем расходного бака определяется по формуле (8), в которой принято  b_раств = 5 %.

В результате объем одного бака

 

W_расх = (0,58 · 15 / 5) = 1,74 м³.

 

Принимается 2 расходных бака из железобетона с общими стенками размерами каждого  в плане 1000 х1000 мм и высотой 1800 мм.

 

Вариант примера с мокрым хранением  коагулянта (см. рис. 1, б).

Емкость растворных баков-хранилищ определена из расчета 2, 5 м³ на 1 т товарного коагулянта.

Суточный расход товарного коагулянта составляет 339,32 кг. Для нормируемого запаса на 15 суток в баках должна храниться масса реагента

 

G = 15 · 339,32 кг = 5,09 т.

 

В результате суммарная емкость  баков равна 

 

W_{раств-хран} = 2,5 · 5,09 = = 12,725 м³.

 

Принимается 3 бака объемом  каждого 4,3 м³ с размерами пирамидальной части в плане каждого 1,5/1,5 м, высотой 2,0 м. Баки из железобетона с общими стенками расположены аналогично бакам на рис. 3.

Емкость каждого из двух расходных  баков при этом способе организации  реагентного хозяйства определена по формуле (9) при следующих исходных данных:

Q = 4554 м³/сут; Д_к = 38 мг/л; Т_расх= 12 ч; r_расх = 1000 кг/м³; b_расх = 5 %

 

В результате:

W_расх = (4554· 38 · 12) / (24 · 10 · 1000 · 5) = 1,73 м³.

 

Приняты баки с размерами каждого  в плане 1,1 х 1,1 м, высотой 1,5 м.

 

 

2.3.6. Приготовление извести

 

Принятая схема организации  приготовления извести приведена  на рис. 2. Из транспортных средств известь  выгружается в баки 1, где заливается водой. В нижнюю часть бака через перфорированный трубопровод подается воздух, в результате производится гашение извести и получение известкового молока. Например: Расход товарной извести 61 кг/сут. Предусматривается месячный запас извести G_изв = 30 · 61 = 1830 кг или 1,8 т. Емкость растворных баков хранения и гашения извести определена из расчета 5 м³ на 1 т товарной извести.

В результате суммарная  емкость баков W_{извести} = 5 · 1,8 = 9,0 м³. Принимается 3 бака, объем каждого 3,0 м³ с размерами пирамидальной части каждого в плане 1,5Í2,0 м, высотой 1,5 м. Баки из железобетона с общими стенками расположены аналогично бакам на рис. 3.

Емкость каждой из двух гидравлических мешалок определена по формуле (9) при  следующих исходных данных:

Q=4400 м³/сут; Д_и = 7 мг/л; Т_расх= 12 ч; r_расх = 1000 кг/м³; b_расх = 5 %.

 

В результате:

W_расх = (4400· 7 · 12) / (24 · 10 · 1000 · 5) = 0,308 м³.

 

Принимаются 2 мешалки диаметром 600 мм, высотой 1,5 м, объемом каждой 0,42 м³, площадью в плане 0,3 м². Для перемешивания принята восходящая скорость потока 18 м/ч. Производительность циркуляционного насоса должна быть не менее Q = 0,3 · 18  = 5,4 м³/ч. C этой целью возможно применение абразивно-химического насоса Х 8-18, производительностью 8 м³/ч, напором до 18 м, массой агрегата 100 кг. Устанавливается два насоса: рабочий и резервный. Этот же тип насоса возможно применить и для перекачки известкового молока.

 

2.3.7. Приготовление флокулянта

 

В качестве флокулянта принят полиакриламид гранулированный с расходом 5,2 кг/сут. Он поставляется в мешках по 40 кг, на 15-суточный запас достаточно двух мешков. Специальный склад для его хранения не предусматривается. На водопроводной станции мешки хранятся на площадке около мешалки для его растворения. Организация приготовления и дозирования приведена на рис. 3. 

Емкость расходного бака флокулянта определена по формуле (9) при следующих исходных данных:

Q= 4400 м³/сут; Д_ПАА = 0,5 мг/л; Т_расх= 24 ч; r_расх = 1000 кг/м³; b_расх = 0,5 %.

 

В результате:

W_расх = (4400 · 0,5 · 24) / (24 · 10 · 1000 · 0,5) = 0,44 м³.

 

Приняты 2 бака (рабочий и резервный) диаметром  900 мм, высотой 1,0 м. Баки из металла с антикоррозийным покрытием.   

 

2.3.8. Дозирование коагулянта в обрабатываемую воду

 

Дозирование реагентов в обрабатываемую воду осуществляют дозатором, которые  могут обеспечивать:

1)постоянную дозу реагента;

2)дозу, пропорциональную расходу  очищаемой воды;

3)поддержание определенных показателей  качества обрабатываемой воды.

Наиболее часто применяются  поплавковые дозаторы и насосы –  дозаторы

Изменение подачи одноплунжерным горизонтальным насосом достигается изменением длины хода плунжера (вручную, при  остановке насоса).

Производительность дозаторов  раствора коагулянта можно определить по формуле: