Проектирование систем подачи и очистки воды для базы отдыха

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное     учреждение

высшего профессионального  образования

«Восточно-Сибирский  государственный университет технологии и управления»

(ФГБОУ ВПО ВСГУТУ)

Кафедра «Технология кожи и меха. Водные ресурсы и товароведение»

 

 

Курсовой проект

По дисциплине «Проектирование водохозяйственных систем»

На тему: «Проектирование систем подачи и очистки воды для базы отдыха»

 

 

 

 

Выполнил: ст. гр. 1120	________	Жанаева Марина Васильевна
Руководитель:	________	Титов Андрей Олегович

 

 

 

 

 

 

 

Улан-Удэ 2013

 

Содержание:

Введение

1.Литературный обзор:  система очистки воды.

1.1 Методы очистки сточных  вод

1.1.1 Механическая очистка

1.1.2 Химическая и физико-химическая очистка

1.1.3 Электрохимическая очистка

1.1.4 Биохимическая очистка

2. Расчетно-практическая часть

2.1 Описание базы отдыха, используемый в проекте

2.2 Выбор источника водоснабжения  и элементов забора, очистки воды

2.2.1 Характеристика источника  водоснабжения с анализом ее  химического состава

2.3 Расчетная часть

Заключение

Список используемой литературы

Приложения

 

 

 

 

 

Введение

Основные вопросы защиты окружающей среды необходимо решать на основе следующих принципов:

Форма и масштабы человеческой деятельности должны быть соизмеримы с запасами невозобновляемых природных ресурсов;

Неизбежные отходы производства должны попасть в окружающую среду в форме и концентрации, безвредных для жизни. Особенно это относится к водным ресурсам.

Природная вода - не только источник водоснабжения и транспортное средство, но и среда обитания животных и  растений. Круговорот воды в природе  создает необходимые условия  для жизни человечества на Земле.

Происхождение воды на земле  связано с происхождением самой  Земли. Существует две гипотезы образования  воды на Земле. В первом случае это  существование готовых молекул  воды в газопылевом облаке, из которого произошла Земля и которое  наблюдается в кометах и метеоритах сегодня. Во втором случае вода образовалась из водорода и кислорода после  конденсации газопылевого облака в  планету Земля. Впоследствии при  повышении температуры недр Земли  и их дегазации, а также в процессе миграции водорода и кислорода из центральной части планеты к  периферии и химических реакций  образовались молекулы воды.

В современном мире природная  вода подвергается различным внешним  факторам, загрязняющие ее различными токсичными тяжелыми металлами, неочищенными стоками, нефтепродуктами, пестицидами, поверхностно-активными веществами и т.д. Таким образом, актуальна проблема очистки воды, которая позволяет контролировать и сохранить качество природной воды. 

         Целью данной курсовой работы является изучение и проектирование систем подачи, очистки воды для базы отдыха.

 

1. Литературный обзор. Системы  очистки воды.

1.1 Методы очистки сточных вод

1.1.1 Механическая очистка

Механическую очистку сточных  вод применяют преимущественно  как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65 %, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95 %. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам.

Механическую очистку проводят для выделения из сточной воды находящихся в ней нерастворенных грубодисперсных примесей путем  процеживания, отстаивания и фильтрования.

Механическую очистку как самостоятельный  метод применяют тогда, когда  осветленная вода после этого  способа очистки может быть использована в технологических процессах  производства или спущена в водоемы  без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки  сточных вод.

Решетки применяют для улавливания  из сточных вод крупных, нерастворенных, плавающих загрязнений.

Барабанные сетки и микрофильтры используют для задержания грубодисперсных  примесей в процессах процеживания сточных вод, содержащих не более 300 мг/л взвешенных частиц.

Песколовки. Эти сооружения предназначены  для выделения из сточных вод  тяжелых минеральных примесей (главным  образом песка); обычно улавливаются частицы размером 0,2-0,26 мм. В системах очистки наибольшее применение нашли  песколовки с горизонтальным прямолинейным  движением воды, горизонтальные с  круговым движением воды, круглой  формы с тангенциальным подводом воды и аэрируемые. Конструкцию сооружения выбирают в зависимости от количества сточных вод и концентрации твердых примесей.

Отстойники. Отстойник является основным сооружением механической очистки  сточных вод, он используется для  удаления оседающих или всплывающих  грубодисперсных веществ. Различают  первичные отстойники, которые устанавливают  перед сооружениями биологической  или физико-химической очистки, и  вторичные отстойники - для выделения  активного ила или биопленки. В зависимости от направления движения потока воды отстойники подразделяют на горизонтальные, вертикальные и радиальные. К отстойникам относят и осветлители, в которых одновременно с отстаиванием сточная вода фильтруется через слой взвешенного осадка, а также осветлители-перегниватели и двухъярусные отстойники, где одновременно с осветлением воды происходит уплотнение выпавшего осадка.

В большинстве случаев эффективность  составляет 40-60 % при продолжительности  отстаивания 1-1,5 ч; эффективность работы осветлителей достигает 70 %.

Для повышения эффективности осаждения  в сточную воду вводят коагулянты и флокулянты, способствующие увеличению скорости осаждения взвешенных частиц.

Нефтеловушки сооружают трех типов: горизонтальные, многоярусные и радиальные. Они предназначены для удаления нефти и твердых примесей из сточных вод.

Фильтрационные установки применяют  для извлечения из сточных вод  тонкодиспергированных веществ, масел, нефтепродуктов, смол и др.

Для этой цели наиболее широко используют сетчатые фильтры и скорые фильтры  с зернистой перегородкой. Фильтр с зернистой перегородкой представляет собой резервуар, в нижней части  которого имеется дренажное устройство для отвода воды. На дренаж укладывают слой поддерживающего материала, а  затем фильтрующий материал. Для скорых фильтров используют открытые (самотечные) или закрытые (напорные) резервуары с восходящим (снизу вверх) или нисходящим (сверху вниз) потолком.

Открытые гидроциклоны применяют  для выделения из сточных вод  тяжелых примесей, характеризуемых  гидравлической крупностью 20 мм/с и более. Часто их используют в качестве первой ступени в комплексе с другими аппаратами для механической очистки сточных вод. Значительным преимуществом открытых гидроциклонов является большая удельная производительность [2-20 м /(м2·ч)] при небольших потерях напора (не более 0,5 м).

Напорные гидроциклоны

В напорные гидроциклоны вода подается через тангенциально направленный патрубок в цилиндрическую часть. В  гидроциклоне вода, двигаясь по винтовой спирали наружной стенки аппарата, направляется в коническую его часть. Здесь основной поток изменяет направление  движения и перемещается к центральной  части аппарата. Поток осветленной  воды в центральной части аппарата по трубе выводится из гидроциклона, а тяжелые примеси вдоль конической части перемещаются вниз и выводятся  через патрубок шлама.

Промышленность выпускает  напорные гидроциклоны нескольких типоразмеров. Для грубой очистки применяют  гидроциклоны больших диаметров. При  целесообразности глубокой очистки  сточной воды используют схему последовательного  соединения различных типоразмеров гидроциклонов. При такой сложной  схеме соединения гидроциклонов  подача воды может осуществляться от одного насоса или от ряда насосов, установленных перед последующими гидроциклонами.

Применение гидроциклонов  обычной конструкции не всегда приводит к необходимой степени очистки  сточных вод. Поэтому был предложен  ряд новых конструкций усовершенствования напорного гидроциклона. Он отличается от обычного напорного гидроциклона тем, что в нем установлены  коаксиально три сливных патрубка, различных по диаметру и глубине погружения. Такое расположение патрубков позволяет работать данному гидроциклону как трем совмещенным гидроциклонам, имеющим различный диаметр, производительность и степень очистки.

Твердая частица, попадая  в цилиндрическую часть гидроциклона, под действием центробежных сил  перемещается вдоль стенки и опускается вниз. В центре гидроциклона образуются восходящие потоки легких фракций, которые  удаляются через коаксиально  расположенные патрубки. Чем меньше глубина погружения патрубка, тем  больше и крупнее взвесь идет по нему в слив.

Частицы, не вынесенные потоком  через патрубки, оседают на дне  конической части гидроциклона и  удаляются через песковой штуцер.

Безнапорный гидроциклон

Одним из технических приспособлений для сбора нефтяной пленки с поверхности  воды является безнапорный гидроциклон.

Если в предыдущих конструкциях для вращения жидкости в гидроциклоне применяли подачу воды в гидроциклон  по патрубку, расположенному по касательной  в цилиндрической части, то в данном случае проводят отсос воды из гидроциклона по патрубку, расположенному по касательной  внизу конической части гидроциклона. Такое расположение патрубка дает возможность  образовывать внутри гидроциклона вращение жидкости, причем поступление воды из водоема происходит в верхней  части гидроциклона.

Собранная с поверхности  воды пленка нефтепродуктов, попадая  в гидроциклон как более легкая, собирается в центре гидроциклона. По мере увеличения количества нефтепродуктов в гидроциклоне внутри него образуется конус из нефтепродуктов, который, увеличиваясь в размере, достигает нефтяного  отборного патрубка, расположенного в центре гидроциклона. Нефтепродукты  по этому патрубку сбрасываются в  специальные емкости на берегу водоема. Концентрация воды и нефти в этом потоке может быть различной. Поэтому в отстойных емкостях происходит гравитационное разделение воды и нефтепродуктов, после чего условно чистую воду сбрасывают в водоемы. Если концентрация нефтепродуктов в сбрасываемой воде велика, то необходимо эту воду пропускать через очистные сооружения.

Фильтры

Метод фильтрования приобретает  все большее значение в связи  с повышением требований к качеству очищенной воды. Фильтрование применяют  после очистки сточных вод  в отстойниках или после биологической  очистки. Процесс основан на прилипании грубодисперсных частиц нефти и  нефтепродуктов к поверхности фильтрующего материала. Фильтры по виду фильтрующей  среды делятся на тканевые или сетчатые, каркасные или намывные, зернистые или мембранные.

Фильтрование через различные  сетки и ткани обычно применяют  для удаления грубо дисперсных частиц. Более глубокую очистку нефтесодержащей  воды можно осуществлять на каркасных  фильтрах. Пленочные фильтры очищают  воду на молекулярном уровне.

Микрофильтры

Микрофильтры представляют собой фильтровальные аппараты, в  качестве фильтрующего элемента использующие металлические сетки, ткани и  полимерные материалы. Микрофильтры обычно выпускают в виде вращающихся  барабанов, на которых неподвижно закреплены или прижаты к барабану фильтрующие  материалы. Барабаны выпускают диаметром 1,5-3 м и устанавливают горизонтально. Очищаемая вода поступает внутрь барабана и фильтруется через  фильтр наружу. Микрофильтры широко используют для осветления природных вод.

В промышленности применяют  микрофильтры различных конструкций. Процесс фильтрации происходит только за счет разности уровней воды внутри и снаружи барабана. Полотно сетки  не закреплено, а лишь охватывает барабан  в виде бесконечной ленты, натягиваемой с помощью натяжных роликов.

Микросетки изготовляют  из различных материалов: капрона, латуни, никеля, нержавеющей стали, фосфористой  бронзы, нейлона и др.

Характеристика задерживаемых  частиц зависит от различных параметров (характеристики сточных вод и  фильтра, гидродинамических параметров и др.)

         Каркасные фильтры

Фильтровальные процессы на каркасных фильтрах можно разделить  на три большие группы: фильтрование через пористые зернистые материалы, обладающие адгезионными свойствами (кварцевый песок, керамзит, антрацит, пенополистирол, котельные и металлургические шлаки и др.);

фильтрование через волокнистые  и эластичные материалы, обладающие сорбционными свойствами и высокой нефтеемкостью (нетканые синтетические материалы, пенополиуретан и др.);

фильтрование через пористые зернистые и волокнистые материалы  для укрупнения эмульгированных частиц нефтепродуктов (коалесцирующие фильтры).

Два первых метода близки по основным технологическим принципам, лежащим в основе процесса изъятия  нефтепродуктов из воды, и отличаются нефтеемкостью, регенерацией фильтрующей загрузки и конструктивным оформлением. По мере насыщения загрузки нефтепродуктами их фронт перемещается в глубь слоя к его нижней границе, и концентрация нефтепродуктов в фильтрате возрастает. При этом фильтр отключается и производится регенерация загрузочного материала. Имеются конструкции фильтров с непрерывной регенерацией загрузки.

Третий метод принципиально  отличается от рассмотренных. Период фильтроцикла, характерный для первых двух методов, завершает этап «зарядки» коалесцирующего фильтра. После этого пленка нефтепродуктов отрывается от поверхности фильтрующего слоя в виде капель с диаметром несколько миллиметров. Капли быстро всплывают и легко отделяются от воды.

До недавнего времени  в основном применяли каркасные  фильтры с засыпкой из пористых материалов.