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;

η_п – коэффициент использования бактерицидного потока, для установок с погружным источником принимаем η_п = 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 F_л – расчётный бактерицидный поток лампы после 4500 – 5000 ч горения, F_л = 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 К_н – отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость к среднему расходу в сутки максимального водопотребления;

К_ч – коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости.

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определим по формуле из [1]

, (159)

где α_max – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаем α_max = 1,25;

β_max – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте,

.

Коэффициент К_н найдем по следующей формуле

, (160)

, (161)

м 3 /ч,

.

м 3 .

Объем воды для промывки фильтров, , м 3 , составит

, (137)

где q_пр – 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 W_доп – противопожарный объем воды, W_доп = 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 F_рчв – площадь основания резервуара чистой воды, м 3 .

При этом верхний уровень воды z_в 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,W_пож.,м 3 определяется по формуле:

W_пож= 3Q_пож.+ (4.4)

где Q_пож. — 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:

Q_{1 = ,} (4.6)

где Q о.с. _сут — суточная производительность очистной станции, м 3 час.

определяется по формуле:

Q о.с. _сут. = _сутс сист. _.max. + Q_доп. (4.7)

где — коэффициент, учитывающий расход очистной станции на собственные нужды.

Q_сут. 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 q_удел. определяется по формуле:

q_удел.= , (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 )

q_удел.= (л/с м)

Путевой расход на участке q_пут., л/с, определяется по формуле:

q_пут.= q_удел 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;