Содержание активной части алюминийсодержащих коагулянтов.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

Тюменская государственная архитектурно-строительная академия

 

КРАТКИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

к решению контрольной работы

по дисциплине

«Реконструкция инженерных систем

И сооружений»

для студентов заочной и ускоренной формы обучения

по специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение»

 

 

Тюмень, 2004

 

УДК 628.

 

Свяжина И.И. Реконструкция инженерных систем и сооружений.

Тюмень, с.14

 

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

 

Краткие методические указания к выполнению контрольной работы.

 

 

Методические указания предназначены для выполнения контрольной работы и по дисциплине «Реконструкция инженерных систем и сооружений» студентами заочной и ускоренной формы обучения по специальности 270112 “Водоснабжение и водоотведение”. Приведены вопросы для подготовки к сдаче зачета.

 

Методические указания утверждены на заседании

кафедры ВиВ протокол от “_26__”     ____мая_____ 2004 г.

 

 

Утверждаю

Председатель УМС ТюмГАСА _______________ Степанов О.А.

 

 

Ротапринт ТюмГАСА. Подписано к печати __________________

Тираж 60 экз.

Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов умеющих:

· разрабатывать проекты реконструкции систем водоснабжения и водоотведения;

· осуществлять строительные работы по реконструкции и интенсификации работы систем водоснабжения и водоотведения.

 Основные принципы реконструкции систем водоснабжения изложены в [3], [6], систем водоотведения – в [4], [5].

 

Таблица для выбора варианта

К выполнению контрольной работы

	А, Б	В, Г, Д	Е, Ж, З	И, К	Л , М	Н, О	П, Р	С, Т, У	Ф, Х, Ч, Ш	Щ, Э, Ю, Я
Задача 1	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5
Задача 3-4	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1
Задача 5-8	2	1	4	3	6	5	8	7	10	9

 

Задачи и решения к контрольной работе

Задача №1

1. Определить потери напора в n трубопроводах (чугунных) при заданных расходе Q, тыс. м³/сут, и диаметре трубопровода d, мм.

2.  При расширении системы водоснабжения количество воды, подаваемой в город, увеличилось. Подберите диаметр трубопровода, который необходимо проложить параллельно с существующим из аналогичного материала труб.

№ варианта	1	2	3	4	5	6
Q,тыс. м3/сут	20	20	50	45	130	200
d, мм	300	300	400	400	600	600
n	2,00	2,00	2,00	2,00	2,00	3,00
L, м	200	300	400	400	500	6,00
>Q, %	30	16	24	13	18	20

Решение:

Q =10 тыс. м³/сут, d =250 мм, n=2, L=300 м, расход увеличился на 20%.

Потери напора в длинных трубопроводах определяются по формуле:

h= S_oQ²l,                                                (1)

где  - поправочный коэффициент, для скорости >1,2 м/с =1, при для скорости <1,2 м/с определится по формуле:

                            (2)

S_o - удельное сопротивление трубопровода, зависит от материала и диаметра труб, принимаем из приложения 1,

Q и l - расход и длина трубопровода соответственно.

Определим расход, м³/с по одному трубопроводу:

Q₁=Q_сут/(24 3.600)/n=10.000/(24 3.600) 2=0,058 м³/с

Скорость движения в одном трубопроводе составит:

,

Тогда поправочный коэффициент определяем по формуле (2):

Потери напора в чугунных трубах d=0,25 м (S_o = 2,53 с²/м⁶) составят:

h= 1,005 2,53 0,058² 300=2,56 м

Определим расход воды по дополнительному трубопроводу, м³/:

Q_доп=Q_сут 25% /(100 24 3,6)=0,029 м³/с

Удельное сопротивление дополнительного трубопровода определим из условия равенства потерь напора при параллельном соединении трубопроводов h_доп=h , тогда:

S_o = h_{доп /} Q²/l=2,56 / 0,029 ² / 300=10,15 с²/м⁶

По таблице приложения 1 подбираем диаметр с ближайшим меньшим значением удельного сопротивления d=0,2 м (S_o = 8,09 с²/м⁶)

Задача №2

Покажите графически как изменится характеристика совместной работы 2 насосов насосной станции II подъема и трубопроводов при: 1) увеличении удельного сопротивления вследствие зарастания трубопроводов, 2) увеличении этажности застройки в связи с чем геометрический напор станет равным 34 м.

Предложите варианты реконструкции. Определите параметры новой режимной точки (Q и Н ) при изменении характеристики совместной работы насосов и трубопроводов.

Характеристика насоса представлена таблицей, длина трубопроводов L=1000 м, S₁= 0,3 с²/м⁶ , S₂ = 2,53 с²/м⁶, Н_г=26м.

Характеристика насоса

Q, м3/ч	0	300	600	900
H,м	54	61	56	42

Примечание: В первую очередь необходимо построить напорную характеристику 2 насосов в координатах Q- H. Затем, используя формулу для определения потерь напора в трубопроводах h= S_oQ²l, (1), определить потери напора, где значения расхода Q можно назначить как 300, 600, 900 м³/ч и т.д. но предварительно разделив эти величины на количество трубопроводов. После чего построить характеристику трубопроводов Q- h_тр  Значения h_тр определится как h_тр =Н_г+ h, (2). Точка пересечения характеристик насосов и трубопроводов показывает значение режимной точки – рабочих параметров Q и Н, которые обеспечивает данная система.

Для построения характеристики трубопровода при увеличении удельного сопротивления необходимо вычислить потери напора в трубопроводах по формуле(1)для нового значения удельного сопротивления. Затем определить h_тр по формуле (2), после чего построить характеристику трубопроводов. Из графика определить параметры Q и Н новой режимной точки.

При увеличении этажности жилой застройки увеличится геометрическая высота поднятия жидкости. При построении характеристики трубопроводов необходимо вычислить значения h_тр по формуле (2), после чего определить параметры новой режимной точки Q и Н.

Проанализировав результаты, предложить варианты реконструкции.

 

Задача № 3.

Определите скорость и потери напора в решетках водоприемных отверстий водозабора при увеличении расчетной производительности очистных сооружений. Предложите варианты реконструкции.

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Первоначальный суточный расход Q, тыс.м3/сут	20	30	150	400	70	60	120	110	200	15
Суточный расход после расширения ВОС, тыс.м3/сут	30	38	190	500	90	100	150	140	260	20
Тип водоприемника: береговой (Б) русловой (Р)	Р	Р	Б	Б	Р	Р	Б	Р	Б	Р
Форма стержней решетки: круглая (К) прямоугольная (П)	П	К	П	К	П	К	П	К	П	К
Толщина стержней с,мм	3	4	5	6	3	4	5	6	7	3
Расстояния между стержнями а, мм	10	12	16	20	12	12	15	20	20	8

 

Решение:

Q_перв =35 тыс.м³/сут, Q_увел =40 тыс.м³/сут, тип водоприемника – русловой, толщина прямоугольных стержней с=3мм, а=10 мм.

 

Площадь водоприемных отверстий определяется по формуле:

где Q – расчетный расход одной секции, м³/с,

для одной секции Q = 35000/24/3600/2=0,203 м³/с

 - расчетная скорость втекания воды в водоприемные отверстия, для береговых водоприемных отверстий – = 0,2-0,6 м/с; для русловых – =0,1-0,3 м/с.

 К – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток:

a – расстояние между стержнями в свету, с – толщина стержней.

К=(10+3)/10=1,3

При увеличении производительности ВОС расход станет равным:

 Q = 40 000/24/3600/2=0,231 м³/с,

тогда скорость движения воды в водоприемных окнах тоже увеличится и определится как:

Местные потери определяют по формуле:

 - коэффициент местного сопротивления, для решеток:

 - коэффициент, зависящий от формы стержней решетки, для круглых сечений =1,73; для прямоугольных =2,34.

 - угол наклона решетки к горизонту, при вертикальном расположении sin =1.

Вывод: При увеличении производительности ВОС скорость движения воды в водоприемных окнах не превышает значений допустимой (0,3 м/с), следовательно, нет необходимости предусматривать мероприятия по реконструкции водоприемного колодца.

Задача № 4.

Определите на сколько м³/сут можно увеличить производительность реагентного хозяйства водоочистной станции при замене типа коагулянта. 

 

№ варианта	1		2	3	4	5	6	7	8		9		10
Суточный расход Qсут, тыс.м3/сут	20		30	50	40	70	100	18	60		35		150
Тип коагулянта: до реконструкции – после реконструкции –	квасцы алюмокалиевые   сульфат алюминия очищ.				сульфат алюминия очищ.     оксихлорид алюминия				сульфат алюминия неочищ.   сульфат алюминия очищ.
Доза коагулянта Дк, мг/л	110	120		40	70	100	80	65	90	100		75

Решение: Определим на сколько м³/сут можно увеличить производительность реагентного хозяйства водоочистной станции Q_сут =36 тыс.м³/сут при замене сульфата алюминия очищенного на алюминат натрия. Д_к =90 мг/л.

Суточный расход коагулянта определится по формуле:

где Q_сут – суточная производительность ВОС, м³/сут

Д_к – доза коагулянта, мг/л

р – содержание активного безводного продукта в техническом, % (см. прил.4)

На этот суточный расход коагулянта определяют объем растворных баков.

При изменении типа коагулянта на алюминат натрия содержание активной части в товарном продукте увеличится до 50%, тогда суточная производительность составит:

Ответ: возможное увеличение производительности составит 63.166,67-36.000=27.166,67 м³/сут.

 

Задача №5.

Определите расчетный расход на участке перед главной насосной станцией, если население увеличилось на Х% и появилиcь новые коммунальные объекты. Район строительства для вариантов: 1-5 – Екатеринбург, 6-10 – Сочи.

 

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Первоначальное население Nперв, тыс.чел.	10	150	20	23	40	50	60	120	180	200
Площадь стока, га	20	140	30	28	34	60	49	180	240	300
Увеличение населения Х, %	20	10	16	14	15	23	9	7	12	8
Расходы коммунальных объектов, м3/сут: школа – гостиница – больница –	10 - 4	3 50 10	8 2 3	9 3 4	15 2 -	5 2 4	12 3 2	15 20 30	60 20 40	70 200 35

 

Средние суточные расходы населенного пункта определятся по формуле:

Q_сут=1,1q_н N/1000,                                                (1)

где q_н - удельное водопотребление на человека в сутки, л/(чел сут)

N - население, чел.N=pF

Средние суточные расходы зданий определятся по формуле:

Q_сут=q N/1000,                                                                   (2)

где q- удельное водопотребление на единицу измерения, [2, прил.3]

N - расчетное число потребителей воды

Расчетный расход сточных вод для участка сети определится по формуле:

q_р = q_срK_o+ q_соср,                                                                                        (3)

K_o- коэффициент неравномерности притока сточных вод, табл1. СНиП или по формуле:

K_o =4,44/q_ср +1,61,                                                            (4)

q_ср – средний расход сточных вод, определяется по формуле:

q_ср=q_o F,                                                                        (5)

Модуль стока q_o определяют по формуле:

q_o = (Q_сут- åQ_сут ^ком)/(24 3,6 F),                                              (6)

q_соср - сосредоточенные расходы сточных вод от коммунальных объектов.

 

Решение:

N_перв = 70 тыс.чел., площадь стока 110 га, Х=21%. Населенный пункт расположен в районе Тюмени. Расходы коммунальных объектов, м³/сут: школа – 200; гостиница – 40; больница – 150.

 

1. Определим население, которое проживает в населенном пункте в настоящее время:

N=N_перв X/100%=70.000 21/100=84.700 чел.

2. Определим суточный расход в населенном пункте по формуле (1):

Q_сут=1,1q_н N /1000= 1,1 290 84.700 /1000 = 27.019,3 м³/сут

3. По формуле (6) вычислим модуль стока:

q_o = (Q_сут- åQ_сут ^ком)/(24 3,6 F)=(27.019,3-350)/(24 3,6 110)=2,81 л/(с га)

4. Для определения расчетного расхода сточных вод для участка сети определим средний расход и коэффициент неравномерности притока сточных вод:

q_ср=q_o F=2,81 110=309,1 л/с

K_o =4,44/q_ср +1,61=4,44/309,1+1,61=1,62

q_р = q_ср K_o+ q_соср = 312,4 1,62+60=566,09 л/с

Задача №6.

Определите на сколько % увеличится суточный расход сточных вод от населенного пункта с первоначальным населением N_перв (см. зад.№1)при увеличении площади жилой застройки на F₂, га с плотностью населения р₂, чел/га. Норма водопотребления q_н =320 л/(чел сут).

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Увеличение площади F2, %	5	30	6	4	5	10	9	40	35	75
Плотность населения р2	200	260	300	250	310	280	290	330	360	270

Решение:

N_перв = 70 тыс.чел., площадь стока 110 га, увеличение площади жилой застройки F₂ =15га с плотностью населения р₂ =280 чел/га. Норма водопотребления q_н=280 л/(чел сут).

 

По формуле (1) определим первоначальный расход сточных вод:

Q_{сут 1}=1,1q_н N/1000=1,1 290 70.000 /1000 = 22.330 м³/сут

Определим увеличение населения за счет увеличения площади:

N₂ =p₂ F₂ =280 15=4200 чел.

Тогда суммарное население составит:

N= N_перв + N₂ =70.000+4200=74.200 чел.

Тогда суточный расход составит:

Q_{сут 2}=1,1 290 74.200/1000=23.669,8 м³/сут

Увеличение расхода в %:

(Q_{сут 2} - Q_{сут 1})/ Q_{сут 1} 100%=(23.669,8 - 22.330)/ 22.330 100=6,13%

Ответ: При увеличенииплощади жилой застройки в населенном пункте на F₂, га с плотностью населения р₂, чел/га суточный расход сточных вод увеличился на 6,13%.

Задача №7.

Определите наполнение, скорость и уклон в трубопроводе диаметром d при расходе q₁. Предложите вариант реконструкции (устройство трубопровода большего диаметра или протягивание внутри старого трубопровода полиэтиленой оболочки) при увеличении расхода до q₂ на данном участке сети.

 

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
диаметр d, мм	200	300	350	400	500	500	600	450	700	900
расход q1, л/с	16	30	45	65	118	110	170	84	200	400
расход q2, л/с	23,5	50	69	84	130	133	200	120	270	500

 

Задача №8

Определите концентрацию по БПК, мг/л очищенных сточных вод при замене гравийной загрузки капельного биофильтра вследствие увеличения расхода очистных сооружений. В 1-5 вариантах в качестве новой загрузки приняты полиэтиленовые гофрированные листы, в 6-10 – трубы.

№ варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Суточный расход Q, тыс.м3/сут	2	3	4,5	4	7	10	8	6	3,5	15
Размеры биофильтра, м	9х9	12х12	15х15	d=15	d=15	18х18	d=12	18х18	12х12	24х24
Количество биофильтров n	2	3	2	3	4	3	4	2	2	2
Концентрация по БПК Len, мг/л	250	300	290	240	180	220	280	300	270	230
Температура сточных вод, оС	10	12	13	18	9	15	9	8	10	14
Высота слоя загрузки Н,м	2	2	3	3	2,5	4	3,5	3	2	4

Решение:

Q = 2500 м³/сут, Количество биофильтров n =2, L_en =200 мг/л, t = 12 ^оС

 

1. Определим объем загрузки:

 м³

2.  Определим гидравлическую нагрузку на м³ плоскостной загрузки:

 м³/ (м³сут)

3. Органическая нагрузка по БПК, г/(м³сут) будет составлять:

1544 г/(м³сут)

4. Органическая нагрузка по БПК на 1 м² площади поверхности плоскостного материала составит:

12,87 г/(м²сут)

S_уд – площадь удельной поверхности загрузочного материала, м²/м³ (прил.4).

5. Вычислим критериальный комплекс :

где Р – пористость загрузки ,% (прил.3),

, - константа скорости биохимического потребления кислорода (можно определять по прил. 5), t – температура сточных вод, ^оС

6. В зависимости от значения критериального комплекса , определяем величину концентрации по БПК очищенных сточных вод после биофильтров с плоскостной загрузкой (прил. 6). Для  =1,99 L_eх=25 мг/л.

 

Ответ: при замене гравийной загрузки биофильтра на полиэтиленовую концентрация по БПК очищенных сточных вод составит L_eх=25 мг/л.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Значения удельных сопротивлений для трубопроводов из:

чугунных труб                  полиэтиленовых труб                 стальных труб

 

D, мм	So ,с2/м6		D, мм	So ,с2/м6		D, мм	So ,с2/м6
100	172,5		110	323,9		50	11540
125	76,36		125	166,7		80	953
150	30,65		140	91,62		100	312
175	20,79		160	45,91		125	96,7
200	6,959		180	24,76		150	37,1
250	2,187		200	14,26		200	8,09
300	0,8486		225	7,715		250	2,53
350	0,3731		250	4,454		300	0,9485
400	0,1859		280	2,459		350	0,437
450	0,0993		315	0,8761		400	0,219
500	0,0578		355	0,4662		450	0,199
600	0,0226		400	0,2502		500	0,0678
700	0,011		450	0,1351		600	0,026
800	0,0055		500	0,0632		700	0,0699
900	0,003		560	0,035		800	0,0057
1000	0,0017		630	0,0189		900	0,0031
			710	0,0101		1000	0,0018
			800	0,0054		1200	0,0007
			900	0,0293
			1000	0,0017
			1200	0,0007

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

 

Диаметр, мм	Скорость vmin, м/с, при наполнении H/D
	0,6	0,7	0,75	0,8
150-250	0,7	-	-	-
300-400	-	0,8	-	-
450-500	-	-	0,9	-
600-800	-	-	1	-
900	-	-	1,15	-
1000-1200	-	-	-	1,15
1500	-	-	-	1,3
Св. 1500	-	-	-	1,5

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Значения площади удельной поверхности и пористости для загрузки биофильтров из гофрированные полиэтиленовых:

	труб	листов
Sуд, м2/м3	100	120
Р,%	95	92
,кг/м3	56,4	80

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

 

Содержание активной части алюминийсодержащих коагулянтов.

 

Коагулянт	Содержание, вес.%
Сульфат алюминия: неочищенный очищенный Алюминат натрия Полихлорид (оксихлорид) алюминия Квасцы алюмокалиевые аммиачные	17-19 28,5 45-55 40-44   10,2-10,7 11,0-11,2

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Значение константы К_Т при различной температуре сточных вод t, ^oC

t, oC	КТ	t, oC	КТ
8	0,115	14	0,151
9	0,120	15	0,158
10	0,126	16	0,166
11	0,132	17	0,174
12	0,138	19	0,190
13	0,145	20	0,200

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Значения критериального комплекса  

при различных значениях величины L_ex

Lex, мг/л		Lex, мг/л
10	3,3	35	1,6
15	2,6	40	1,45
20	2,25	45	1,3
25	2,00	50	1,2
30	1,75	60	1,15

ВОПРОСЫ к зачету по дисциплине:

«Реконструкция инженерных систем и сооружений ВиВ»

для студентов специальности 270112 – ВиВ (заочное и ускоренное отделение)

 

1. Реконструкция водопроводных сетей. Этапы диагностики систем водоснабжения. Манометрическая съемка водопроводных сетей.

2. Восстановление пропускной способности. Основные расчетные формулы.

3. Варианты реконструкции водопроводных насосных станций. Причины перебоев подачи воды потребителям.

4. Реконструкция регулированием Q и H.

5. Реконструкция НСII с целью энергосбережения – регулирование N и КПД. Методы изменения мощности. Регулируемый электропривод в насосных агрегатах.

6. Способы реконструкции водозаборов подземных вод.

7. Способы увеличения производительности водозаборов поверхностных вод (насосное оборудование, дополнительные сооружения, изменение схемы водоприема, увеличение высоты всасывания насосов).

8. Способы реконструкции реагентного хозяйства (интенсификация процесса коагуляции, использование новых реагентов).

9. Схемы изменения конструктивных решений камер хлопьеобразования, горизонтальных отстойников, осветлителей.

10. Способы реконструкции скорых фильтров.

11. Реконструкция сетей водоотведения и насосных станций

12. Реконструкция первичных отстойников.

13. Реконструкция аэротенков.

14. Использование новых сооружений для реконструкции канализационных очистных сооружений: флототенки, окситенки, шахтные аэротенки.

15. Реконструкция биофильтров.

16. Реконструкция сооружений глубокой очистки сточных вод.

17. Реконструкция сооружений обработки осадков сточных вод.

18. Сооружения физико-химической очистки (ионообменные, сорбционные, электродиализные установки).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. СНиП 2.04.02-84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.

2. СНиП 2.04.03-85 Водоотведение. Наружные сети и сооружения.

3. Реконструкция систем водоснабжения: Расчет и проектирование / Хоружий П.Д., Шарков М.В. – Киев: Будiвельник, 1983. – 144 с.

4. Реконстукция и интенсификация работы канализационных очистных сооружений / Ю.В. Воронов, В.П. Саломеев, а.Л. Ивчатов и др.; Под ред. С.В.Яковлева. – М.: Стройиздат, 1990. – 224 с.: ил.

5. Интенсификация действующих сооружений систем отведения и очистки сточных вод. – М.:Высшая школа. 1989.

6. Орлов В.О. Интенсификация работы водоочистных сооружений. – Киев: Будiвельник, 1989. – 128 с.: ил.

7. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. – М.: Наука. 1977.

8. Водоснабжение и водоотведение. /Под ред. Б.Н.Репина. – М.:Высшая школа. 1995.

 

---

Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 106; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!