Строительный институт
Кафедра «Водоснабжения и водоотведения»
ВОДОПРОВОДНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Методические указания к курсовому проектированию и практическим занятиям для студентов направления «Строительство» 08.03.01 профиля «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения
Составитель:
А.Г. Жулин, кандидат технических наук, доцент
Тюмень
ТИУ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»
Строительный институт
Кафедра водоснабжение и водоотведение
Водопроводные очистные
Сооружения
Методические указания
к курсовому проектированию, практическим занятиям и самостоятельной работе для студентов направления «Строительство» 08.04.01 профиля «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения
Составитель
А.Г. Жулин
Кандидат технических наук
Тюмень
ТИУ
Водопроводные очистные сооружения: методические указания к курсовому проектированию, практическим занятиям и самостоятельной работе для студентов направления «Строительство» 08.04.01 профиля «Водоснабжение и водоотведение» всех форм обучения / сост. Жулин А. Г.; Тюменский индустриальный университет. – Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2018. – 41 с.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию
на заседании кафедры водоснабжение и водоотведение «28» августа 2018 года, протокол № 1
Аннотация
Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Водоснабжение» составлены в соответствие с Рабочим планом специальности ВиВ ГОУ ВПО ТИУ очной и заочной форм обучения.
В методических указаниях приведен порядок выполнения курсового проекта с набором сооружений, обеспечивающих очистку природной воды, до требований нормативных документов к качеству питьевой воды. Приведены, рекомендуемые значения показателей, используемых при проектировании сооружений водоочисткии библиографический список литературы.
| СОДЕРЖАНИЕ | стр | |
| Введение…………………………………………………………. | ||
| Состав курсового проекта……………………………………… | ||
| Выбор состава очистных сооружений ………………………... | ||
| Определение производительности водоочистной станции …. | ||
| Составление высотной схемы ………………………………… | ||
| Реагентное хозяйство ………………………………………….. | ||
| Подготовка других реагентов …………………………………. | ||
| Смесители ………………………………………………………. | ||
| Камеры хлопьеобразования …………………………………… | ||
| Вертикальные отстойники ……………………………………... | ||
| Горизонтальные отстойники …………………………………… | ||
| Осветлители со слоем взвешенного осадка …………………… | ||
| Скорые фильтры ………………………………………………… | ||
| Обеззараживание воды ………………………………………… | ||
| Склады, вспомогательные и подсобные помещения ………… | ||
| Генплан водоочистной станции ……………………………….. | ||
| Библиографический список ……………………………………. | ||
| Приложение …………………………………………………… |
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект «Водопроводные очистные сооружения хозяйственно-питьевого назначения» по объему и степени разработки в технологической части должен приближаться к стадии технического проекта. Задачей проекта является изучение правил проектирования водоочистных сооружений, предназначенных для осветления, обесцвечивания и обеззараживания воды, забираемой из поверхностного источника.
Процесс проектирования предполагает закрепление теоретических знаний, детальное знакомство с особенностями технологии и конструкций комплекса сооружений, умение пользоваться учебной, технической и справочной литературой по изучаемому разделу.
Водоочистные сооружения представляют собой достаточно сложный, объёмный и дорогой строительный комплекс, от работы которого в значительной степени зависит обеспеченность населения водой надлежащего качества. Компоновка сооружений, помещений и оборудования станций должна предусматривать минимальные капиталовложения в строительство, удобство и экономичность эксплуатации, бесперебойность работы и возможность дальнейшего расширения при росте водопотребления. При компоновке комплекса водоочистных сооружений следует учитывать, что:
- сооружения желательно располагать в соответствии с технологической схемой обработки воды;
- необходимо предусматривать блокировку сооружений (блок реагентного хозяйства, блок отстойников или осветлителей и др.);
- горизонтальные отстойники и резервуары чистой воды сооружаются вне зданий и, как правило, в засыпке;
- расстановка арматуры должна обеспечивать возможность её монтажа и удобство обслуживания.
Следует предусмотреть максимальную степень механизации и автоматизации технологических процессов.
Выбор строительных конструкций водоочистных сооружений и элементов технологической схемы необходимо проводить согласно современным требованиям их типизации, стандартизации и сборности. Проектирование зданий осуществляется в соответствии с правилами единой модульной системы, принятой в промышленном строительстве. При назначении размеров зданий в плане следует применять модуль кратный 6000 мм (расстояние между осями колонн или стен) и по вертикали – 600 мм (высота этажа, здания).
1 СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
Курсовой проект разрабатывается в графической и пояснительной части. Чертежи выполняются в формате 24 в количестве не более трех листов. Чертежи выполняются в соответствии с требованиями «Единой системы конструкторской документации» /ЕСКД/ в карандаше.
Расчетно-пояснительная записка должна иметь оглавление со штампом, помещаемое в начале и перечень используемой литературы, приводимый в конце записки. Помещенные в записке расчеты должны сопровождаться ссылками на пункты СП и соответствующие литературные источники, послужившие основанием для расчетов.
Расчетно-пояснительная записка включает:
1) Выбор и обоснование технологической схемы очистки природной воды и состава сооружений.
2) Описание технологии процесса очистки воды.
3) Технологические и гидравлические расчеты элементов водоочистных сооружений, реагентного хозяйства и вспомогательного оборудования.
4) Обоснование выбора схемы повторного использования промывных и сбросных вод станции очистки.
5) Технологические расчеты элементов повторного использования вод.
6) Экономические показатели проектируемого комплекса.
Графическая часть включает:
1) Генплан территории водоочистной станции М 1:500.
2) Высотную схему водоочистных сооружений.
3) Чертежи водоочистных сооружений М 1:100, 1:50 /планы этажей, продольные и поперечные разрезы/.
Планы и разрезы выполняются таким образом, чтобы на них были представлены все основные (особенно рассчитываемые) элементы водоочистной станции.
2 ВЫБОР СОСТАВА ВОДООЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Технология обработки природной воды и необходимый состав водоочистных сооружений устанавливается в соответствии с качеством исходной воды, производительностью станции, технико-экономическими соображениями, с учетом местных условий и данных эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях. Сооружения для хозяйственно-питьевого водоснабжения в конечном итоге должны удовлетворять качеству, отвечающему ГОСТу Р 51232-98 «Вода питьевая» [1] и требованиям СанПиН [2].
В основной комплекс очистных сооружений водопроводов, получивших распространение на практике, входят установки для осветления и обесцвечивания. Они улучшают физические показатели качества воды путем удаления из неё взвешенных, коллоидных и высокомолекулярных веществ, обусловливающих мутность и цветность воды. Обязательным завершающим процессом улучшения качества воды является ее обеззараживание.
Состав основных технологических сооружений станции очистки воды назначается согласно Таблице № 1, в соответствие с табл. 10 СП 31.13330.2012 [3].
Таблица № 1- Состав очистных сооружений
| Основные сооружения | Условие применения | Производи-тельность станции, м3/сут | |||
| Мутность, мг/дм3 | Цветность, град | ||||
| исходная вода | очищенная вода | исходная вода | очищенная вода | ||
| Обработка воды с применением коагулянтов и флокулянтов | |||||
| 1.Скорые фильтры (одноступенчатое фильтрование): а) напорные фильтры; б) открытые фильтры | до 30 до 20 | до 1,5 до 1,5 | до 50 до 50 | до 20 до 20 | до 5000 до 50000 |
| 2. Вертикальные отстойники-скорые фильтры | до 1500 | до 1,5 | до 120 | до 20 | до 5000 |
| 3. Горизонтальные отстойники – скорые фильтры | до 1500 | до 1,5 | до 120 | до 20 | свыше |
| 4. Контактные префильтры – скорые фильтры (двухступенчатое фильтрование) | до 300 | до 1,5 | до 120 | до 20 | любая |
| 5. Осветлители со взвешенным осадком – скорые фильтры | не менее до 1500 | до 1,5 | до 120 | до 20 | свыше |
| 6. Две ступени отстойников – скорые фильтры | более | до 1,5 | до 120 | до 20 | любая |
| 7. Контактные осветлители | до 70 (120) | до 1,5 | до 120 | до 20 | любая |
| Продолжение таблицы № 1 на стр.7 | |||||
| Продолжение таблицы № 1 | |||||
| 8. Горизонтальные отстойники и осветлители со взвешенным осадком для частичного осветления воды | до 1500 | 8-15 | до 120 | до 40 | - |
| 9. Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды | до 80 | до 10 | до 120 | до 40 | - |
| 10. Радиальные отстойники для предварительного осветления высокомутных вод | свыше | до 250 | до 120 | до 20 | - |
| 11. Трубчатый отстойник и напорный фильтр заводского изготовления (типа «Струя») | до 1000 | до 1,5 | до 120 | до 20 | до 800 |
| Обработка воды без применения коагулянтов и флокулянтов | |||||
| 12.Крупнозернистые фильтры для частичного осветления воды | до 250 | 30-50 % исходной | до 120 | такая же, как исходная | любая |
| 13.Радиальные отстойники для частичного осветления воды | более | 30-50 % исходной | до 120 | то же | - |
| 14.Медленные фильтры с механической или гидравлической регенерацией песка | до 1500 | до 1,5 | до 50 | до 20 | любая |
Примечания:
1) Мутность воды указана суммарная, включая образующуюся от введения реагентов.
2) На водозаборных сооружениях или на станции водоподготовки необходимо предусматривать установку сеток с ячейками размером 0,5-2,0 мм. При среднемесячном содержании в воде планктона более 1000 кл/мл и продолжительности «цветения «более 1 месяца в году в дополнение к сеткам на водозаборе следует предусматривать установку микрофильтров на водозаборе или на станции водоподготовки.
3) При обосновании для обработки воды допускается применять сооружения, не указанные в табл. № 1, (плавучие водозаборы-осветлители, гидроциклоны, флотационные установки и др.).
4) Осветлители со взвешенным осадком следует применять при равномерной подаче воды на сооружения или постепенном изменении расхода воды в пределах не более 
15% в 1 ч и колебании температуры воды не более 1 0С в 1 ч.
Выбрав и обосновав комплекс сооружений водоочистки, составляют его блок схему по ходу движения воды, на которой указываются основные сооружения и вспомогательные элементы. При предъявлении к воде особых требований в состав очистных сооружений включаются устройства и установки для ее специальной обработки.
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ВОДООЧИСТНОЙ СТАНЦИИ
Расход воды, поступающий на водоочистную станцию, слагается из полезного (потребителям) и на собственные нужды. Величина полезной производительности (Q) устанавливается для суток максимального водопотребления. Расход воды на собственные нужды (Qс..н.) зависит от состава сооружений, качества воды в источнике, схемы обработки сбросных и промывных вод и др.
Расчетная суточная производительность станции определяется по формуле
, м3/сут (1)
где: 
- коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды;
= 1,06 -1,08 – при отсутствии повторного использования промывных вод;
= 1,02 -1,03 – при наличии в схеме сооружений для обработки промывных и сбросных вод (схемы с повторным использованием промывных вод).
Определив полную суточную производительность станции, рассчитывают среднечасовой и секундный расходы.
4 СОСТАВЛЕНИЕ ВЫСОТНОЙ СХЕМЫ
Принятый, согласно табл. №1, состав водоочистных сооружений позволяет установить технологию очистки питьевой воды. Работа всех элементов станции непрерывна, следовательно, расчет сводится к определению таких объемов, в которых необходимые физико-химические процессы протекали бы достаточно полно. Дальнейшая задача состоит в расчете объемов и конструировании соответствующих сооружений.
По принципу движения воды в сооружениях различают схемы обработки - напорные и самотечные. В практике проектирования питьевых станций из поверхностных источников наибольшее распространение получили открытые самотечные системы. В самотечных системах движение воды осуществляется в результате разности уровней воды в различных сооружениях.
Высотная схема устанавливает расположение отдельных сооружений по вертикали, отметки расчетных уровней воды и дна сооружений. Высотная схема составляется на основании табличных значений потерь напора в коммуникациях и сооружениях [3] и уточняется в процессе гидравлических расчетов.
Определение диаметров соединительных трубопроводов на различных участках станции проводится по таблицам [7], исходя из рекомендуемых значений скоростей движения воды между сооружениями, согласно Таблице № 2.
При составлении высотной схемы сооружения очистки воды чертят один за другим по ходу движения воды, независимо от компоновочных решений, соблюдая масштаб по вертикали.
Составление высотной схемы начинают с конечного – наиболее низкорасположенного сооружения – резервуара чистой воды. Отметку наивысшего уровня воды в РЧВ принимают из экономических и санитарных соображений на 0,5 м выше поверхности земли. Затем, ориентируясь на табличные значения потерь напора в соединительных трубопроводах и в самих сооружениях, находят необходимые относительные отметки уровней воды в отдельных сооружениях (привязка к абсолютным отметкам осуществляется для самой низкой и высокой отметки сооружения).
Таблица № 2 - Рекомендуемые значения скоростей движения воды между
сооружениями водоочистной станции
| № п/п | Трубопроводы и каналы | расчетные скорости, м/с |
| От насосной станции 1- подъема к смесителю | 1,0-1,5 | |
| От смесителя до камеры хлопьеобразования или осветлителя | 1,0-0,6 | |
| От камеры хлопьеобразования к отстойнику | 0,05-0,10 (0,3) | |
| От отстойников (осветлителей) до фильтров | 0,8-1,2 | |
| От фильтров до резервуаров чистой воды | 1,0-1,5 | |
| В трубопроводах для подачи промывной воды к фильтрам | Не менее 2,0 | |
| В канале для отвода промывной воды после фильтров | не менее 0,8 |
На высотной схеме показывают оси промывных насосов, уровни раствора коагулянта и полиакриламида в растворных и расходных баках, отметки осей насосов перекачки растворов и воздуходувок, подающих сжатый воздух для перемешивания раствора коагулянта. При подщелачивании воды известью, на высотной схеме показывают баки для гашения извести, циркуляционные мешалки и насосы подачи известкового молока в дозаторы. Имея относительные отметки уровней воды в отдельных сооружениях схемы, определяют их абсолютные отметки по заданной отметке поверхности земли. Отметки дна сооружений определяются после их расчетов и конструирования.
Построение высотной схемы при наличии в составе очистных сооружений контактных осветлителей или префильтров следует начинать с них.
5 РЕАГЕНТНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Для повышения эффекта осветления и обесцвечивания природной воды применяют химическую обработку хлором, озоном, коагулянтами, известью и др. Интенсификация процессов очистки может быть достигнута применением флокулянтов (полиакриламида, кремниевой кислоты и др.) [4]. Наибольшее распространение в качестве коагулянтов на водопроводных станциях получили соли алюминия. Это объясняется их надежными поставками, доступностью и простотой изготовления. Оптимальную дозу коагулянта для достижения требуемого осветления и обесцвечивания устанавливают на основании данных технологического анализа. При отсутствии данных анализа, необходимая (предварительная) доза сернокислого алюминия в зависимости от мутности исходной воды может назначаться по Таблице № 3.
Таблица № 3 – Доза сернокислого алюминия в зависимости от
содержания взвеси в исходной воде
| Мутность воды, мг/дм3 | Доза безводного коагулянта для обработки мутных вод, мг/дм3 |
| До 100 | 25 – 35 |
| 100 – 200 | 30 – 40 |
| 200 – 400 | 35 – 45 |
| 400 – 600 | 45 – 50 |
| 600 – 800 | 50 – 60 |
| 800 – 1000 | 60 – 70 |
Расчётная доза коагулянта в зависимости от содержания примесей обусловливающих цветность воды определяется по формуле
, (2)
где: Дк - доза коагулянта, мг/дм3;
Ц - цветность воды в градусах платиново-кобальтовой шкалы (ПКШ или ХКШ).
При одновременном наличии взвешенных веществ и цветности принимается наибольшая доза. Доза товарного продукта определяется из выражения
, мг/дм3 (3)
где р – содержание активного безводного продукта в техническом, %.
Коагулянт на водоочистные станции транспортируется в сухом виде в закрытых вагонах. В обрабатываемую воду реагенты вводят в виде растворов. Реагентное хозяйство служит для приготовления растворов требуемой концентрации. Состав сооружений по приготовлению и дозировке коагулянта зависит от принятого способа хранения – "сухое" или "мокрое".
При сухом хранении предусматриваются: склад, растворные и расходные баки. Расчет площади склада для хранения реагентов в сухом виде осуществляется по формуле
, м2 (4)
где: Qп – суточная производительность станции, м3/сут;
Дк – требуемая доза реагента, мг/дм3;
Т – продолжительность хранения реагентов, 15-30 суток;
- коэффициент, учитывающий дополнительные площади для проходов, принимается – 1,15–1,2;
- объемный вес реагента, т/м3;
р – активная часть реагента в поставляемом продукте, %;
hр – высота складирования реагента (для коагулянта – 2, извести - 1,5), м.
Раствор коагулянта с концентрацией 10-20% по безводному продукту приготавливают в растворных баках, затем, после отстаивания насосом подается в расходные баки. Емкость растворных баков (W) в м3 для коагулянта определяется по формуле
, м3 (5)
где: qч – расчетный часовой расход станции, м3/ч;
n – число часов, на которое заготавливается реагент, 6-12 ч;
b – концентрация раствора в растворных баках, 10-20%.
Количество растворных баков принимается не менее двух, но может быть и большим, исходя из вида коагулянта и продолжительности его растворения. Полный объем баков, кроме рабочей и строительной емкости, включает объем осадочной части, создаваемый уклоном дна баков.
Площадь баков определяется из назначенной высоты рабочей части (в пределах 1,0-2,0 м), к этой высоте прибавляется строительная – не менее 0,3 м.
Нижнюю часть растворных баков устраивают с наклонными стенками под углом 45-500 к горизонтали (пирамидальная часть). В пирамидальную часть просыпаются мелкие частицы не растворившегося коагулянта и примесей. Для опорожнения баков и сброса осадка в канализацию в нижней части предусматривается трубопровод диаметром не менее 150 мм. В плане растворные баки выполняется прямоугольными, баки имеют общие стенки. На расстоянии 0,5 м над дном перед пирамидальной частью устраивается колосниковая решетка из досок толщиной 20-25 мм, уложенных на ребро с прозорами 10-15 мм. Под решеткой располагаются дырчатые трубы для подачи воздуха. Трубы принимаются из полиэтилена или винипласта. Скорость движения воздуха в трубах 10-15 м/с, скорость выхода воздуха из отверстий 20-30 м/с, диаметр отверстий 3-4 мм, отверстия направлены вниз. В вершине перевернутой пирамиды дырчатые трубы устраиваются в виде кольца вокруг сбросных труб, для перемешивания осадка, скапливающегося под колосниковой решеткой.
Вверху по периметру растворных баков предусматривается площадка для обслуживающего персонала.
Для обеспечения надежного дозирования коагулянта, раствор в расходных баках разбавляется водой до концентрации 5-10%. Необходимая емкость расходного бака (Wр) составляет
, м3 (6)
где bр – концентрация рабочего раствора в расходном баке, 5-10%.
Количество расходных баков принимается не менее двух. Днища баков должны иметь уклон не менее 0,01 к сбросному трубопроводу - диаметром не менее 100 мм. Трубопровод, отводящий готовый раствор из бака, располагается выше дна бака на 100-200 мм. При применении неочищенного коагулянта забор раствора производится поплавковым отборником через гибкий шланг.
Реагентные баки оборудуются переливными трубами диаметром 100-150 мм.
В качестве материала для устройства баков применяют железобетон, нержавеющую сталь, полиэтилен и др. Железобетонные баки во избежание коррозионного действия растворов коагулянта выполняются с изоляцией.
Ввод коагулянта в обрабатываемую воду осуществляется дозаторами. Широкое распространение в настоящее время получили насосы-дозаторы типа НД, их преимущество – возможность подачи растворов реагентов в напорные участки водоводов, компактность и возможность автоматизации процесса дозирования. Выбор насоса-дозатора в зависимости от расхода реагента может быть проведен по Таблице № 4.
Таблица № 4 - Характеристики насосов НД
| № п/п | Тип | Производитель- ность, дм3/ч | Мощность, кВт | Габариты (длина × ширина×высота), мм |
| НД-120/6 | 0,6 | 680×292×540 | ||
| 6НД-400/6 | 1,0 | 840×300×634 | ||
| 6НД-800/6 | 1,0 | 875×300×672 | ||
| 6НД-1200/6 | 1,7 | 875×319×672 | ||
| 6НД-1600 | 3,0 | 965×359×840 |
Напор создаваемый насосами – 60 м, средняя высота расположения оси насоса – 145 мм.
Реагентное хозяйство со складом мокрого хранения требует меньших эксплуатационных расходов, удовлетворяет требованиям техники безопасности и проще подвержено механизации производственного процесса.
Возможно применение двух схем приготовления и хранения коагулянта:
1) растворные баки, резервуары-хранилища, расходные баки;
2) растворно-хранилищные и расходные баки.
Коагулянт транспортируется в сухом виде в железнодорожных вагонах или автомобилях, и после доставки на водоочистную станцию выгружается в емкости для получения раствора, далее раствор перекачивается насосами. Резервуары-хранилища могут быть выполнены в подземном варианте.
Практически весь процесс ввода реагента в обрабатываемую воду механизирован.
В регионе первая схема не получила распространение, приводится расчет второй.
Суточный расход коагулянта определится по формуле
, т. (7)
Количество коагулянта, необходимое на расчетный срок хранения, составит
, т. (8)
Объем растворно-хранилищных баков для всего коагулянта в виде 18% раствора составит:
при очищенном коагулянте W= 2.23·Д м3;
при неочищенном коагулянте W= 2.52·Д м3.
Количество баков для мокрого хранения коагулянта, согласно п.6.205 [1], принимается не менее трех.
Из растворно-хранилищных баков коагулянт перекачивается насосом в расходный бак, производительность насоса для перекачки реагента составит
, м3/ч (9)
где t = 0,5-1,0 ч – продолжительность работы насоса для перекачки 18% раствора в один расходный бак.
Объем расходного бака, рассчитанного на 12 часов его работы, составит
, м3 (10)
где: b – концентрация раствора в растворно-хранилищном баке, 18%;
bр – концентрация раствора коагулянта в расходном баке, 5-10%.
Производительность насоса-дозатора определяется по формуле
, м3/ч. (11)
Количество расходных баков и насосов-дозаторов должно быть не менее двух. Высота слоя раствора в расходном баке принимается 1-2 м плюс строительная высота (не менее 0,3 м). При компоновке растворно-хранилищных баков в здании следует предусматривать отдельный подъезд к каждому. Высоту бортов баков над нулевой отметкой (или отметкой пола) не следует принимать более 0,5 м. Высоту резерваура-хранилища необходимо увязать с глубиной канализационной сети на площадке водоочистки - с целью создания самотечного режима отвода стоков, при полном опорожнении растворно-хранилищных баков.
6 ПОДГОТОВКА ДРУГИХ РЕАГЕНТОВ
В случае отсутствия в обрабатываемой воде щелочного резерва для интенсификации процесса коагулирования производится подщелачивание воды. Потребность в подщелачивании воды при коагулировании устанавливают с помощью формулы (считая на СаО)
, мг/дм3 (12)
где: Дк – принятая доза коагулянта, мг/дм3;
28 – эквивалентный вес извести;
0,0178 – требуемое, по стехиометрическому расчету, количество (в мг-экв) щелочи на 1 мг вводимого сернокислого алюминия;
Щ – минимальная щелочность исходной воды, мг-экв/дм3;
1 – избыток щелочи для обеспечения полноты реакции.
Если значение Ди получится отрицательным, то подщелачивание воды производить не нужно. Для подщелачивания может быть применена сода. В связи с низкой растворимостью в воде (0,123%), известь приготовляется в виде суспензии – известкового молока 5% концентрации. Известь поступает в сухом виде. Для получения известкового молока или раствора она должна быть погашена. Гашение извести производят в известегасилках. В состав сооружений для приготовления известкового молока входят: бункер для приема извести (склад), известегасильное устройство, классификатор, баки известкового молока с перемешивающимися устройствами и средства транспортирования сухой извести и известкового молока.
На водоочистных станциях целесообразно применять термомеханические безотходные известегасилки, основным преимуществом которых является – тонкий размол недожогов и пережогов, что исключает удаление вручную не погасившейся извести [4].
Из известегасилок молоко направляется в баки с мешалками или воздухораспределительными устройствами, в которых частицы извести поддерживаются во взвешенном состоянии благодаря непрерывной работе мешалок или подаче воздуха. Целесообразно применение унифицированных гидравлических мешалок типа М, приведенных в Таблице № 5.
Таблица № 5 - Технические характеристики мешалок типа М для
подготовки извести
| Марка | Объем бака (по формуле 5), м3 | Размеры, мм | Вес, кг | |
| диаметр | высота | |||
| М-1 | ||||
| М-2 | ||||
| М-4 | ||||
| М-8 |
Диаметры трубопроводов для транспортирования известкового молока принимаются не менее 25 мм, при этом скорость в трубопроводах должна быть не менее 0,8 м/с. Соединения должны иметь плавные повороты с радиусами кривизны не менее 5d. Напорные трубопроводы укладываются с уклоном к насосу не менее 0,02, а самотечные с уклоном к выпуску не менее 0,03.
На водоочистных станциях с расходом извести до 50 кг/сут допускается применение сатураторов двойного насыщения. Преимущество сатуратора состоит в том, что при его применении отсутствует осаждение частиц извести в коммуникациях и дозаторах при малых скоростях движения известкового молока. Известь из сатуратора в дозирующие устройства поступает в виде раствора.
Для интенсификации процесса коагуляции на станциях водоочистки применяются флокулянты - полиакриламид (ПАА) или активированная кремнекислота (АК). Если для ускорения процесса хлопьеобразования при коагулировании используют полиакриламид, то его вводят в воду в виде 0,05-0,1% - ного раствора. Полиакриламид выпускается промышленностью в виде водного геля с содержанием 8-10% активного вещества.
Установка для растворения ПАА типа УРП-2 М, разработанная в АКХ, приведена в "Справочнике проектировщика" /с. 230-231/ [5].
Дозы флокулянта при вводе перед отстойниками или осветлителями со взвешенным осадком принимаются согласно Таблице № 6.
Таблица № 6 – Дозы полиакриламида ПАА в зависимости от мутности
и цветности очищаемой воды
| Мутность воды, мг/дм3 | Цветность воды, град | Доза безводного ПАА, мг/дм3 |
| До 10 | Св. 50 | 1,0-1,5 |
| 10-100 | 30-100 | 0,3-0,6 |
| 100-500 | 20-60 | 0,2-0,5 |
| 500-1500 | ¾ | 0,2-1,0 |
При вводе флокулянта перед фильтрами при двухступенчатой очистке доза — 0,05—0,1 мг/дм3; при вводе перед контактными осветлителями или фильтрами при одноступенчатой очистке, а также перед префильтрами — 0,2—0,6 мг/дм3.
При цветности природной воды более 80 градусов, наличии органических веществ природного происхождения или антропогенных загрязнений необходима обработка воды окислителями перед подачей ее на основной комплекс сооружений. В качестве окислителей могут приниматься: озон, хлор, перекись водорода и др. реагенты. Озонирование и прехлорирование является одним из методов очистки воды от коллоидных примесей, а также подсобным способом улучшения процессов коагуляции, отстаивания и фильтрования. Для предварительной обработки воды доза озона или хлора принимается 5-10 мг/дм3. При вводе озона в технологической схеме предусматривается наличие камеры смешения с продолжительностью пребывания воды в ней 5-10 мин.
Реагенты подают в воду таким образом, чтобы очистка воды заканчивалась в проектируемом комплексе оборудования. Обычно их вводят в начале очистных сооружений и быстро перемешивают со всей массой воды. Коагулянт вводится до поступления воды на смеситель или же в смеситель. Флокулянты вводят не менее чем через 2-3 мин после добавления коагулянта, в конце смесителя (редко), в камеры хлопьеобразования или в конце них. Известковое молоко вводят туда же, куда и коагулянт, до или после его добавления – в зависимости от принятой, на основании исследований, технологии очистки воды. При предварительном хлорировании хлор можно вводить в ковш, в водоприемный колодец, во всасывающую или напорную линию насосной станции первого подъема, в смеситель.
7 СМЕСИТЕЛИ
Смесители предназначены для полного и быстрого распределения реагентов в обрабатываемой воде. В этом случае химические реакции, обеспечивающие нормальное течение процесса очистки воды, протекают во всем объеме поступающей воды. Продолжительность пребывания воды в смесителе не должна превышать 2 мин, во избежание образования хлопьев.
Смесители могут быть дырчатые, перегородчатые, коридорные и вихревые – в зависимости от производительности станции. Резервные смесители не предусматриваются, необходимо лишь устройство обводных линий для пропуска воды в обход смесителя при его отключении. Смесители оборудуют переливами и трубопроводами для выпуска воды и осадка в канализацию. Высота смесителя и уровень кромки перелива принимается, с учетом дополнительной высоты в сооружениях для накопления воды при выключении фильтра на промывку.
Перегородчатый смеситель устанавливается на водоочистных станциях производительностью до 15 тыс м3/сут. Он представляет собой лоток, в поперечном сечении которого установлены 3 перегородки. В первой и третьей перегородках проходы для воды располагаются в центре, в средней – два боковых прохода у стенок лотка. Благодаря перегородкам направление движения воды попеременно меняется, а в суженых сечениях создаются повышенные скорости движения воды. Образующиеся завихрения способствуют смешиванию воды с реагентами. Скорость движения воды в лотке принимается 0,6 м/с, в сужениях – 1,0 м/с, потери напора в каждом сужении составляют 0,13 м, а во всем смесителе – 0,39 метра. Для предотвращения засасывания воздуха в воду, верхние кромки проходов затапливают на 0,10-0,15 м.
Сечение лотка смесителя (fл) определяется по формуле
, м2 (13)
где: q – секундный расход обрабатываемой воды, м3/с;
Vл – допустимая скорость движения воды в лотке, м/с.
Ширина лотка составит 
, м (14)
где H = 0,4-0,5 м – глубина воды в лотке смесителя за третьей перегородкой.
Площадь отверстия в центральной перегородке равна:
, м2