Расчет резервуара чистой воды
Ультрафиолетовое обеззараживание воды. Расчет резервуара чистой воды
Страницы работы
Содержание работы
5 Ультрафиолетовое обеззараживание воды
Технология ультрафиолетового обеззараживания воды имеет неоспоримые преимущества по сравнению с технологиями хлорирования и озонирования: мгновенное обеззараживание; экологически более чистая; эффективней против вирусов; не приводит к изменению цвета и запаха воды; безопаснее и значительно проще в обслуживании; значительно дешевле, чем капитальные и эксплуатационные расходы при хлорировании и озонировании.
На рисунке 6 представлен общий вид безнапорной установки.
1 – задвижка; 2 – кассеты; 3 – входной шибер; 4 – распределительное устройство; 5 – крышка; 6 – выходной шибер; 7 – тельфер
Рисунок 6 – Общий вид бактерицидной установки с десятью кассетами
Потребный бактерицидный поток, , вт, определяется по формуле
, (155)
где α – коэффициент поглощения облучаемой воды, для родниковой, грунтовой и инфильтрационной воды принимаем α = 0,15 см -1 ;
k – коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий, принимаем равным 2500 мквт·с/см 2 ;
P– количество бактерий в 1 дм 3 воды до облучения, принимаем равным коли-индексу P = 1000;
P – количество бактерий в 1 дм 3 воды после облучения, или коли-индекс облучённой воды, принимаемый P = 1;
ηп – коэффициент использования бактерицидного потока, для установок с погружным источником принимаем ηп = 0,9;
η – коэффициент использования бактерицидного излучения, зависящий от толщины слоя воды, её физико-химических показателей и конструктивного типа установки, принимаем равным 0,9.
вт.
Потребное число ламп, , шт, определим по формуле
, (156)
где Fл – расчётный бактерицидный поток лампы после 4500 – 5000 ч горения, Fл = 75 вт.
шт.
Следовательно установка типа ОВ-1П-РКС должна состоять из трех кассет, по шесть ламп в каждой. Принимаем две рабочих и одну резервную, или всего (3+1)·6 = 24 ламп.
Длина рабочей части канала установки, , м, определим по формуле
, (157)
где l – расстояние между кассетами, равное 0,4 м;
N – общее количество кассет.
м.
6 Расчет резервуара чистой воды
Для повышения надежности системы водоснабжения применяют резервуар чистой воды для хранения в них регулирующего, противопожарного и аварийного запасов воды. Общее число в одном узле системы должно быть не менее двух. В РЧВ должна обеспечиваться циркуляция воды и обмен всей воды в течение не менее пяти суток. Внутренняя поверхность резервуара должна быть оштукатурена или покрыта полимерными пластинами.
Регулирующий объем воды в резервуаре, , м 3 , должен определяться по графикам поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле
, (158)
где Кн – отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость к среднему расходу в сутки максимального водопотребления;
Кч – коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости.
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определим по формуле из [1]
, (159)
где αmax – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаем αmax = 1,25;
βmax – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте,
.
Коэффициент Кн найдем по следующей формуле
, (160)
, (161)
м 3 /ч,
.
м 3 .
Объем воды для промывки фильтров, , м 3 , составит
, (137)
где qпр – количество воды, необходимое для одного фильтра, м 3 ;
N – количество фильтров;
n – количество промывок за сутки.
м 3 .
Общий объем резервуара чистой воды, , м 3 , определим по формуле
, (139)
где Wдоп – противопожарный объем воды, Wдоп = 1296 м 3 .
м 3 .
Принимаем 2 резервуара размерами в плане 26×26 м, глубиной 4,5 м, общим объемом =6084 м 3 .
7 Составление высотной схемы
Сооружения надлежит располагать по естественному склону местности с учетом потерь напора в сооружениях, соединительных коммуникациях и измерительных устройствах.
Составление высотной схемы (при самотечном движении воды) начинаем с конечного сооружения, т.е. с РЧВ, задавшись отметкой наивысшего уровня воды в нем. Эта отметка должна быть на 0,25 – 0,5 м выше отметки земли (для предотвращения инфильтрации грунтовых вод в РЧВ).
По заданию эта отметка равна 130 м.
Опираясь на укрупненные потери напора, которые сведены в таблицу 4, согласно СниП [2, пункт 6.219] строим высотную схему.
Определение полного объема резервуаров чистой воды.
Резервуары чистой воды (рис. ) расположены на территории очистной станции и выполняют роль запасных и регулирующих емкостей. Прошедшая необходимую очистку вода забирается из них насосами второго подъема и подается в сеть города. Объем резервуаров определяется по формуле
(20)
Регулирующий объем определяется совмещением графика поступления воды в резервуар от очистных сооружений и графика отбора воды из резервуара насосами второго подъема (см. рис. 2, 3):
(21)
где W I ,W II – наибольшие ординаты между интегральными линиями подачи (ОС) и потребления (НС-II), %.
Неприкосновенный запас воды на тушение расчетного количества пожаров в течение 3-х часов согласно [1, п. 9.4]:
(22)
Объем воды на собственные нужды очистных сооружений согласно [1, п. 6.6] можно принимать равным 10-14% от максимального суточного расхода. Резервуары чистой воды принимаются по типовым проектам (прил. 9), их количество должно быть не менее двух [1, п. 9.21].
Для нахождения необходимого напора насосов второго подъема определяются отметки дна z1, и неприкосновенного пожарного запаса z2 (см. рис. 7) исходя из количества резервуаров n, их размеров и подсчитанных объемов, хранящихся в каждом резервуаре:
(23)
где Fрчв – площадь основания резервуара чистой воды, м 3 .
При этом верхний уровень воды zв в резервуаре чистой воды принимается на 0,5…1,0 м выше отметки земли. Отметка земли у РЧВ принимается по генплану.
м
м
м
м
Резервуары чистой воды принимаем по типовым проектам, их количество 2 – ТП 90-4-63.83 (объем – 1400 м, размеры основания — 18×18 м, высота – 4,84м).
Для нахождения необходимого напора насосов второго подъема определяются отметки дна z1, и неприкосновенного пожарного запаса z2 (см. рис. 7) исходя из количества резервуаров n, их размеров и подсчитанных объемов, хранящихся в каждом резервуаре:
Расчет резервуара чистой воды
Регулирующий объем резервуара чистой воды, W рек., м 3,
определяется по формуле:
W рчв. рек..= (4.3)
W рчв. рек..=
где р – максимальный остаток воды в резервуаре чистой воды в %
Q сист. сут.max – максимально суточный расход,объеденненый системой водоснабжения, м 3
Противопожарный объем резервуара чистой воды,Wпож.,м 3 определяется по формуле:
Wпож= 3Qпож.+ (4.4)
где Qпож. — запас воды на тушение всех пожаров,возникающих в населенном пункте, м 3 /час:
мах – суммарный часовой расход в населеном пункте за тушение пожара, м 3 /час.:
W пож.=289,3 + 275,2+275,2 =839,7 (м 3 /час.)
Q1 = часовой расход очистной станции м 3 /час, определяется по формуле:
Q1 = , (4.6)
где Q о.с. сут — суточная производительность очистной станции, м 3 час.
определяется по формуле:
Q о.с. сут. = сутс сист. .max. + Qдоп. (4.7)
где — коэффициент, учитывающий расход очистной станции на собственные нужды.
Qсут. о.с. =1, 04 6469,1 + 162 = 6889,86(м 3 / сут.)
Q1= 287,07 (м 3 /час.)
W рчв. пол.=3 54 +839,7 — 3 287,07=162 +839,7 – 861,21=140,49 140,5 (м 3 )
Общий V воды W рчв. , м 3 , определяется по формуле:
W рчв. рег= 646,91 + 140,5 = 787,41(м 3 )
На станции должно быть установлено не менее двух резервуаров чистой воды, тогда V каждого W рчв. 1, м 3 , определяется по формуле:
W рчв. 1= , (4.9)
Таблица 5.1-Равномерно — распределенные и сосредоточенные расходы в час максимального транзита
Равномерно — распределительные расходы
Проверка : +
=
,
=
,
,
Определение путевых расходов
Удельный расход – это расход, отбираемый в л/с с одного метра водопроводной сети qудел. определяется по формуле:
qудел.=
, (4.10)
где — сумма равномерно распределенных расходов, лс, в час максимального водопотребления (см.табл.4,итог графы 3);
— общая длина магистральных линий водопроводной сети, м(в общую длину магистральной сети не включают участки, проходящие по незастроенной территории, по мостам, паркам и т.д., где нет отбора воды, см.табл. 4.1.,графа 2 )
qудел.= (л/с м)
Путевой расход на участке qпут., л/с, определяется по формуле:
qпут.= qудел l, (4.11)
где l –длина расчетного участка в м.
Таблица 5.2 — Путевые расходы на расчетных участках в час. max водопотребления.
Практическая работа № 1 Определение суммарного суточного расхода воды при проектировании системы водоснабжения населенного пункта (стр. 3 )
В случае, когда из системы городского водопровода забирается вода для нужд производства, графики отбора воды должны быть сложены с графиком хозяйственного водопотребления.
Предположим, что за суточный расход мы примем Smax,
где .
Система водоснабжения состоит из речного водозабора и водонапорной башни, примыкающей к водопроводной сети. Примем для данной сети график изменения часовых расходов, приведенный в таблице 3.1.
Тогда первые три сооружения системы водоснабжения’ водозабор, НС-1 и очистные сооружения должны рассчитываться на Qср. ч., т. е. на равномерную нагрузку. Емкость для чистой воды является 1-ой регулирующей емкостью. НС-II оборудована 2 агрегатами на одной нитке водопровода, из которой I-й работает 0-4 часа и подает 2.5 % от Smax, а второй включается с 4 до 24 часа, совместно они дают значение 4.5 % от Smax. При совмещении графика водопотребления (I) водоподачи (3) видно значение водонапорной башни, как регулирующей емкости (2) среднесуточный расход Qср. ч (рис 3.3).
За сутки оба насоса подают = (2.5 % ´ 4 ч +4.5 % ´ 20 ч) = 100 %. Город расходует за сутки
Однако в отдельные часы насосы подают меньше (0 до 4 часов), чем потребляют жители и наоборот. Таким образом, напорная башня (резервуар) служит компенсатором несовпадения режимов подачи и потребления воды в отдельные часы суток.
Пример расчета регулирующей емкости водонапорной башни
Как уже говорилось выше, для расчета объема бака (W) водонапорной башни необходимо иметь два графика:
Примем упрошенный график водопотребления:
Графическая интерпретация и расчет Wр. представлен на рис. 3.1.
НС-II имеет один насос, среднечасовая производительность которого равна Qср. ч. = а. В этом случае Sпотр. = Sподачи = 24 а.
Результаты расчетов представлены в виде графика, где å Qводоподачи = å Qпотребл. в различные интервалы времени (рис. 3.1). Wр. = 10 а.
Тогда общая емкость бака определяется: W = Wр. + Wп. + Wз., где Wр. – регулирующая емкость определена на рис. 3.1.
Рис. 3.1. Пример расчета объема регулируемой емкости
а) график водопотребления (I) и водоподачи (2);
б) интегральная кривая объема регулирующей емкости
3.2. Суточный график потребления и подачи воды
а) график водопотребления (I) и водоподачи (2)
б) интегральная кривая объема регулирующей
емкости ( __ trace 1, — trace 2)
Рис. 3.3. График для расчета объема регулирующей
емкости в % от Smax ( __ trace 1, ־־ trace 2 — trace 3)
Рис. 3.4. График для расчета объема регулирующей
емкости в зависимости от Q часового ( __ trace 1, ־־ trace 2)
Рис. 3.5. Интегральная кривая объема регулирующей емкости
Wз. – запас воды на собственные нужды, равный 3 % от Wр.
Wп. – десятиминутный противопожарный запас для водонапорной башни, где Wп. = 0.6 (qпн. + qпв.) м3, qпн. – расход воды для тушения наружного пожара, qпв. — расход воды для тушения внутреннего пожара (табл. 1.3).
qп. в. = 2.5 до 7.5 л/с для жилых помещений
qп. в. = 5 до 20 л/с для производственных помещений
Задание для расчета
Необходимо определить объем бака резервуара, если график водопотребления и водоподачи задан. График водопотребления задан в зависимости от Qср. ч. = amax.
График водопотребления двухступенчатый и описан на стр. 14.
I вариант amax = 1.35
II вариант amax = 12
Практическая работа 4
Вместимость резервуаров чистой воды
В технологической цепочке водоснабжения города имеет место еще одно несоответствие режимов: равномерного режима работы очистных сооружений (линия 1 на рис. 4.1) и ступенчатого режима работы насосной станции II подчинения (линия 2). Для компенсации этих режимов необходима еще одна регулирующая емкость.
Рис. 4.1. Совмещенный график работы насосных станций I и II подъема
В часы, когда насосная станция I подъема работает в режиме превышающий работу насоса. Станция II подъема (часы 0-5) избыток ее аккумулируются в резервуарах. При превышении водозабора насосной станции II подъема (часы 5-24) недостающий расход воды поступает из резервуара чистой воды.
Для примера, изображенного на рис. 4.1 объем регулирующей емкости необходим
Wр. = (4.17 – 2.6) × 5 = 7.85 % от Qсут. max.
Тогда полный объем резервуара чистой воды Wрез. (м3) должен включать кроме регулирующей емкости Wр. запас воды на тушение пожаров Wпож. и запас воды на собственные нужды Wсоб. очистных сооружений, тогда
Противопожарный запас Wпож. (м3) определяется исходя из необходимости тушения расчетных пожаров в течении трех часов максимального водопотребления с учетом поступления воды в резервуары чистой воды из очистных сооружений на протяжении всего периода тушения пожаров:
tпож. – расчетная продолжительность тушения пожаров (ч),
Qпож. – расчетный противопожарный расход воды, м3/ч,
å Qmax максимальная сумма расходов воды в смежные принятого периода тушения пожаров, включающая час максимального водопотребления (м3/ч),
Qос. – расход воды поступающий в резервуары чистой воды из очистных сооружений (м3/ч).
Запас воды на собственные нужды очистных сооружений Wс. н. определяют в зависимости от технологии обработки воды, типа применяемых сооружений и др. Ориентировочно этот расход может быть принят в размере (5¸8) % от .
Общее количество резервуаров чистой воды должны быть не менее двух. При отключении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50 % требуемого пожарного запаса воды.
При отсутствии полных данных о режиме водопотребления и работы н. с. II подъема регулирующим объемы Wр. (м3) водонапорных башен и резервуаров чистой воды могут быть определены по формуле:
,
где Кn – отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость при станциях водоподготовки насосных станций или в сеть водопровода с регулирующей емкостью к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления,
Кч. – коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости или сети водопровода с регулирующей емкостью, определяемый как отношение максимального часового отбора к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления.
Задание для расчета
Определить полный объем (Wрез.) резервуара чистой воды при равномерной подачи воды из очистных сооружений = 4.17 % от
при двухступенчатой работе насосной станции II подъема с 0-6 часов при работе 1-го насоса по Qчас. = 2.4 % и 2х насосов с 6-24 часов по Qчас. = 4.75 %.
Практическая работа №5
Определение необходимой высоты водонапорной башни
Для полного понимания характера работы системы водоснабжения необходимо уяснить связь между ее отдельными элементами не только по расходам, но и по напорам, создаваемым в системе.
Насосные станции должны подавать воду потребителю в требуемом количестве и под требуемым напором, т. е. разбор воды происходит на какой-то высоте от поверхности земли. В водопроводной сети (трубах) должно быть создано внутреннее давление (Р), достаточное для подъема воды до наивысшей разборной точки и ее излива, а также для преодоления сопротивлений на ее пути от городской сети до точки отлива. Пьезометрическая высота в точке ответвления от городской сети измеряется от поверхности земли и должна равняться сумме геометрической высоты здания, суммарным потерям напора и напора излива воды из крана. Эта высота обычно называется требуемым «свободным напором» в водопроводной сети Нсв. = Р/g или
,
где Н0 — геометрическая высота зданий;