Ūdens un kanalizacijas attīrīšanas iekartu aprēķins

Siltumapgades, gazes un ūdens tehnoloģijas institūts

Ūdens apgades un kanalizacijas katedra

“Ūdens un kanalizacijas attīrīšanas iekartu aprēķins.”

Satura radītajs

1. Dotie lielumi kursa darba aprēķinašanai 3

2. Pilsētas ūdens sagatavošanas ietaišu aprēķins 4

2.1. Attīrīšanas iekartu shēma 5

2.2. Sajaucēja aprēķins 6

2.3. Parslu veidošanas kameras aprēķins 8

2.4. Nostadinataja aprēķins 9

2.5. Filtru aprēķins 10

2.6. Ūdens hlorēšana 11

2.7. Koagulanta aprēķins 11

3. Pilsētas notekūdeņu attīrīšanas ietaišu aprēķins 12

3.1. Attīrīšanas iekartu shēma 12

3.2. Redeļu aprēķins 13

Smilšu ķēraja aprēķins 14

Pirmēja nostadinataja aprēķins 15

Aerotenka aprēķins 16

Otrēja nostadinataja aprēķins 17

Darba uzdevums

Veikt pilsētas ūdens sagatavošanas ietaišu aprēķinu.

Veikt pilsētas notekūdeņu attīrīšanas ietaišu aprēķinu.

1. Dotie lielumi kursa darba aprēķinašanai:

Dzeramo ūdeni sagatavo no virszemes ūdenskratuves.

Cilvēku skaits pilsēta N=1 000 000 cilv.

Ūdens patēriņš vidēji uz cilv./dnn. Q _īp = 150 l/dnn.

Duļķainība 50 – 100 mg/l

Krasainība pēc Pl-Ko skalas 50°-120°

Izmantota literatūra:

”, 1982.g.

” , 1975.g.

I.Semjonovs, R.A. Bebris, A. Kokoreviča, L. Konošonoka u.c. “Pazemes ūdeņu aizsardzība Latvija”, 1997.g.

Eiropas Savienības Komisija “Ūdens apgades un notekūdeņu attīrīšana  Latvijas mazpilsētas”, 1996.g.

6. T.J. Casey “Unit Treatment processes in water & Wastewater Engeneering”, 1997. g. , “Wiley”

7. R.L. Droste “Theory & Practice of Water and Wastewater Treatment”, 1997.g., “Wiley”

Pilsētas ūdens sagatavošanas ietaišu aprēķins

Ūdens sagatavošanas stacijas ražības aprēķins:

Ūdens patēriņš iedz. saimnieciskajam vajadzībam :

kur

a_max = 1.3, a_min = 0.5, b_max = 1.0, b_min = 1.0,

Q –aprēķina patēriņš, N- cilv.skaits, K- nevienmērības koef.

Koeficienti pēc

Ūdens pateriņš ražošanas vajadzībam netiek aprēķinats.

Ūdens patēriņš stacijas iekšējam vajadzībam:

To pieņem 6-8% apmēra no nepieciešama ūdens patēriņa pilsētai.

Ūdens daudzums, kas japadod ar pirma pacēluma sūkņu stacijas palīdzību no ūdens ņemšanas vietas:

Q_st.h= 9750x1.07=10432.5 m³/h. Ieplūdes filtru laukums 10432.5/6 =1738.75 m²

Ūdens patēriņš ugunsdzēsības vajadzībam:

Q u.dz = (3.6 x N x q_u.dz x t_u.dz)/G_u.dz = (3.6x3x100x3)/24 = 135 m³/h

Kur N- vienlaicīgi iesp. ugunsgrēku skaits, q_u.dz - patēriņa norma,

t_u.dz - ugunsgrēka dzēšanas ilgums, G_u.dz - ūdens rezervju atjaunošanas laiks.

Pēc

Filtracijas atrums ugunsgrēka gadījuma:

V _var = (10432.5 + 135)/1738.75 = 6.08 m/h

V _var < V _max ; V _max =12 m/h.

2.1. Attīrīšanas iekartu shēma

2.2. Sajaucēja aprēķins

Caurumotos sajaucējus ir ieteicams projektēt ar jaudu līdz 24000 m³/h, kas apmierina mūsu aprēķina apjomus. Pietiek ar vienu sajaucēju, bet jabuvē otru rezervei.

Sajaucēja jauda q = 10432.5 m³/h jeb 2.90 m³/s

Plūsmas atrums caurumos v_o = 1 m/s. Caurumu diametrs d_o = 0.1m.

Attalums no caurumu augšējas malas līdz ūdens līmenim h_o = 0.1m.

Starpsienu skaits sajauceja m = 3

Spiediena zudumi starpsienu caurumos:

Sh = (m x v_o²)/( 2 x g x m²) = 4 x1/2x9.81x0.5625 = 0.36 m

kur m = 0.75 – patēriņa koeficients.

Ja starpsienu skaits m = 3, tad kritums aiz katras starpsienas h = 0.12 m

Caurumu skaits katra starpsiena:

n = 4 x q/p x v_o x d_o ² = 4x2.90/3.14x1x0.01 = 370

urbumus starpsienas izveido 19 rindas pa 20 urbumiem.

Caurumu šķērsgriezuma laukums katra starpsiena :

F_c = n x p x d_o² /4 = 370x0.785x0.01 = 2.91 m²

Caurumu laukums var aizņemt 30% no starpsienas darba virsmas, starpsienas laukums :

F_o = 2.91 / 0.3 = 9.7 m²

Pieņem, ka ūdens līmenis aiz trešas starpsienas būs h = 0.7 m, tad teknes platums tiek rēķinats no caurumu augšējas malas h_o = 0.7-0.1 = 0.6m

Teknes platums:

b = 1.1/0.6 = 1.83 à 1.85 m

Ūdens līmenis :

starp 2-3 starpsienu : 0.70+0.12=0.82 m

starp 1-2 starpsienu : 0.82+0.12=0.94 m

pirms 1 starpsienas : 0.94+0.12=1.06 m

Attalumu starp starpsienam pieņeman l = 2m

Šķērsgriezuma laukums sajaucēja beigas :

F₃ = q/ v_s = 2.9/0.6 = 4.84 m² , ja h=0.7, tad

b₃= 4.84/0.7 = 6.9 m

Sajaucēja shema:

Sajaucēja 2 starpsienas perforacijas shēma:

2.3. Parslu veidošanas kameras aprēķins :

Izvēlas pie katra nostadinataja iebūvētu starsienu parslu veidošanas kameru.

Nostadinataju skaits - 6

Ūdens atrums kamera v_o=0.2 m/s, lai nodrošinatu parslu neizjaukšanu un nenotiktu parslu izgulsnēšanas,ūdens atrašanas laiks kamera aptuveni

t = 10 min=600 sek., q = 10432.5 m³/h jeb 2.90 m³/s,

katras kameras nepieciešamais tilpums V=q x t /6 = 2.9x600/6 = 290 m³

Kameras koridoru skaits m = 4

Spiediena zudumi pec kameras

h = 0,15 x n x v_o²=0.15x4x0.04=0.024m,

kur n - pagriezienu skaits kamera

Spiediena zudumus uz berzi pieņem apmēram līdzīgus, h_kop. = 0.1m

Kameras ūdens slaņa dziļumu pieņem 2m + spiediena zudumi kamera, H=2+0.1 = 2.1m.

Kameras koridoru platums b = q/v_oxH = 2.9/0.2x2.1 = 1.22 m

Kameras garums l = q x t / H x b x m =2.9x600/6x2.1x1.22x4 =28.3 m 28.5 m

2.4. Nostadinataja aprēķins

Izvēlamies horizontalos nostadinatajus ar iebūvētam parslu veidošanas kameram.

Kopējais nostadinataju laukums

F_kop. = a x q/u_o =1.65x2.9/0.00045 =10633 m²,

kur a = vertikalas plūsmas atruma izvērtējoš koeficients = 1.65

u_o = parslu nosēšanas atrums = 0.45 mm/s

horizontalais plūsmas atrums v=K x u_o= 12x0.00045 =0.0054 m/s,

kur K koeficients, kas atkarīgs no L/H atiecības

Nostadinataju skaits n = 6

Viena nostadinataja laukums F=F_kop./n = 1772.2m²

Ūdens slaņa biezums H=2 m

Viena nostadinataja platums B= q / n x v x H = 2.9 / 6x0.0054x2=44.8m

Nostadinatja garums L=F/B =1772.2/44.8=39.6 m 40m

Nostadinataja dibena slīpums i=0.02, nosēšanas zonas dziļums H_sak. = H+Lxi

H_sak. = 2 + 40x0.02 = 2.8m

Nogulsnes no nostadinataja izvada ar perforētas caurules palīdzību.

2.5. Filtru aprēķins

Izvēlamies atrfiltrus ar divslaņu pildījumu:

antracīts d_e=1.2 mm, slaņa biezums 0.5m

kvarca smiltis d_e=0.8 mm, slaņa biezums 0.7m

atbalsta slanis dolimīta šķembas ar =2.5mm augšēja slanī.

Filtrēšanas atrums v_f =8 m/s

Filtru skalošanas skaits diennaktī n=2

Skalošanas intensitate w = 14 l/s x m²

Skalošanas ilgums t=6 min.

Kopējais filtru laukums:

F= Q_dnn /T x v_f – 3.6 x n x w x t = 180000/(24x8 – 3.6x2x14x0.1) = 181.9 m²,

kur T iekartas darba laiks 24h

Nepieciešamais filtru skaits:

N=0.5 F = 0.5 182 = 7 gab.

Viena filtra laukums būs 182/7 26 m²

Izvēlamies 6 filtrus ar izmēriem 5.2x5m

2.6. Ūdens hlorēšana

Ūdens hlorēšanu veic ar šķidro hloru izmantojot hlora dozatorus.

Pirmējo hlorešanu veic pirms sajaucēja, kas veicina koagulēšanos oksidējot organiskas vielas, kuras bremzē koagulēšanos.

Hlora patēriņš pirmējai hlorēšanai:

Hlora deva 5 mg/l

Stundas patēriņš 6250 m³/h x 5 mg/l = 31.3 kg/h

Otrējo hlorēšanu veic pēc filtriem, lai nodrošinatu ūdens bakterioloģisko tīrību arī ūdens apgades cauruļu sistēma.

Hlora patēriņš otrējai hlorēšanai:

Hlora deva 1 mg/l

Stundas patēriņš 6250 m³/h x 1 mg/l = 6.25 kg/h

2.7. Koagulanta aprēķins

Ūdens koagulēšanai izmanto bezūdens attīrīto alumīnija sulfatu Al₂(SO₄)₃, un ta nepieciešamais daudzums atkarīgs no duļķainības un ūdens krasainības.

Pie duļķainības 100 mg/l un krasainības 120° - koagulanta dadzums 35 mg/l.

Stundas patēriņš 6250 m³/h x 35 mg/l = 218.8 kg/h

Pilsētas notekūdeņu attīrīšanas ietaišu aprēķins

3.1.Attīrīšanas iekartu shēma

3.2. Redeļu aprēķins

Caurplūdes aprēķins:

q_vid.= 2.90 m³/s q_max= q_vid. x K_kop.= 2.90 x 1.05=3.05 m³/s

Pieņemam 2 darba redeles ar dziļumu redeļu kamera h=1.5m,

ūdens slaņa augstums h₁ = 0.6 m,

redeles izveidotas no apaļstieņiem ar d=10 mm,

vidējais atrums redeļu starpas v_p=1 m/s,

spraugu platums b = 0.016 m,

spraugu skaits :

n = q_max x K_pies. /b x h₁ x v = 3.05x1.05 /0.016x0.6x1 = 334 gab.

kur K_pies. - piesarņojumu izvērtējošs koeficients.

Redeļu platums:

B = s x (n – 1) + b x n = 0.01x333+0.016x334 = 8.7 m

s – stieņu diametrs =10 mm

Plūsmas atrums pirms redelēm:

Darba ir viena no redelēm, otra tīrīšana.

v = q_max / F = 3.05 / 0.6 x 8.7 = 0.58 m/s

Spiediena zudumu redelēs aprēķins:

pretestības koeficients:

x = b x (s/b)^4/3 sina = 1.79x(0.01/0.016)^4/3x0.86 = 0.83

b - koeficients kas atkarigs no stieņu formas, apaļstieņiem 1.79,

a - redeles slīpuma leņķis – 60° .

h_p = xv²p/2g = 0.83 x 0.59² x 3 / 2x9.81 = 0.05 m

Redeles tiek tīrītas ar mehaniskiem grabekļiem no pieplūdes puses.

3.3. Smilšu ķēraja aprēķins.

Izvēlamies horizontalos smilšu ķerajus ar dziļumu caurteces zona h = 0.6m. Apreķinamais aizturamo smilšu diametrs 0.25mm.

Smilšu ķēraja garums:

L = 1000Kvh/u₀ = 1000x1.3x0.3x0.6/24 = 9.75 m

kur K- koeficients kas izverte ūdens atruma ietekmi uz smilšu nosēšanos,

v – plūsmas atrums , u₀ – smilšu hidrauliskais raupjums

pēc [2]

Smilšu ķeraja laukums:

F = q_max/u₀ = 3.05/0.024 =127.1 m

q_max – maksimalais notekūdeņu daudzums m³/sek.

Smilšu ķeraja platums:

B = F/L = 127.1 / 9.75 = 13 m

Izveido smilšu ķēraju ar diviem nodalījumiem, katra nodalījuma platums 6.5 m, garums 9.75 m

3.4. Pirmēja nostadinataja aprēķins

Izvēlas horizontalos nostadinatajus ar nostadinašanas zonas dziļumu H = 3 m, plūsmas vidējais atrums v = 5 mm/s. Suspendēto daļinu koncentracija 300 mg/l, nepieciešamais dzidrinašanas efekts 50%.

pēc [2]

Kopējais nostadinataju laukums

F_kop. = a x q_max/u_o =1.65x3.05/0.0006 = 8387.5 m²

kur a = vertikalas plūsmas atruma izvērtējoš koeficients = 1.65

u_o = hidrauliskais raupjums – nosēšanas atrums = 0.6 mm/s pēc [2]

Nostadinataja garums:

L = vH/u₀ = 0.005x3/0.0006 = 25m

Nostadinataju skaits n = 6

Viena nostadinataja laukums F=F_kop./n = 1398.0m²

Viena nostadinataja platums B= F/L = 1398.0 / 25 = 56 m

Nostadinataja dibena slīpums i=0.02, nostadinataja dziļums H_sak. = H+Lxi

H_sak. = 3 + 25x0.02 = 3.5 m

Nogulsnes no nostadinataja izvada ar perforētas caurules palīdzību, ka arī nostadinataja beigas ir peredzēts izveidot tauku savacējus no ūdens virspuses.

3.5. Aerotenka aprēķins

Izvēlas aerotenkus ar regeneratoru,

a_aer. = 1.8 g/l, a_reģ. = 7 g/l, a=0.35

L_en – notekūdeņu BSP pirms attīrīšanas = 200 mg/l

L_ex – notekūdeņu BSP pēc attīrīšanas = 15 mg/l

Aprēķina notekūdeņu aeracijas laiku:

t_aer. = (2.5/ a_aer )lg L_en / L_ex = (2.5/1.8^0.5 )lg 200/15 = 2.09h

kopējais oksidēšanas laiks

t_oks. = L_en - L_ex /a a_reģ. r= 200 – 15 /0.35x7x22 = 4.9h

reģeneratora nepieciešamais laiks

t_reģ. = t_oks. – t_aer. = 4.9 – 2.09 = 2.81 h

Aerotenka tilpums:

W_aer. = t_aer. (Q_max + q) = 2.09 (7500+379) = 16467 m³

W_reģ. = t_reģ. q = 2.81 x 379 = 1065 m³

W_kop. = 17532 m³

Vidēja dūņu koncentracija

a_vid. = (a_reģ. W_reģ. + a_aer. W_aer. )/ W_kop. =(7x1065+1.8x16467)/17532 = 2.12 g/l

Izvēlas aerotenkus ar gaisa padevi pa perforētam caurulēm, perforacijas urbumi 3 mm.

Izvēlas 4 aeracijas kameras ar izmēriem:

Dziļums 3,5 m, garums 25 m, platums 10 m

Aeracijas kameru kopējais tilpums W = 3500 m³

Regeneracijas kamera :

Dziļums 4,5 m, garums 25 m, platums 10 m, tilpums W = 1125m³

3.7. Otrēja nostadinataja aprēķins

Izvēlamies radialos nostadinatajus ar nostadinašanas zonas dziļumu h₁=4m, un aprēķinam slodzi , ja J=80 cm³/g :

Q=4,5 h h₁⁸⁰ / (0,1 J a)^0,5-0,01.at =4.5*0.4*4^0.8/(0.1*80*3.06)^0.5-0.01*15= =1.80m³/m² h

Kur h - koeficients , kas ievērtē lietderīgo caurplūdes tilpumu

J – dūņu indeks

a – dūņu koncentracija aerotenka , g/l

a_t – dūņu koncentracija pēc dzidrinašanas , mg/l.

Viena nostadinataja virsmas laukums , ja peņem ka to būs 6 gab , būs :

F=Q_h.max/(n q) = 694.5 m²

Nostadinataja diametra aprēķins:

D= 4 F/p =30m.