Водоснабжение

Tallinna tehnikaülikool

Keskkonnatehnika instituut

Kursuseprojekt aines Veevarustus 11

linna veevärgi projekt

Õppejõud: J. Karu Üliõpilane: D.Tarkoev

Arvestatud: № arv.r. 960058

TALLINN 1999

Sisukord

Proektiülesanne

Veevärgiarvutusliku toodangu määramine

Pinnaveehaarde tüübi ja skeemi valik

Veehaarde põhielementide arvutus

Veehaarde ehitiste vajalike kõrgusmärkide määramine

Veepuhastusjaama tehnoloogiaskeemi valik

Veepuhastusseadme arvutus

Veepuhastusjaama kõrgusskeemi arvutus

Uhtevee ja sette vastuvõtu ning töötlemise küsimuste lahendamine

Veejaotusvõrgu arvutus

Veetorni kõrguse määramine

Kasutatud kirjandus

Graafiline osa

veevärgi arvutusliku toodangu määramine

Q=αQ_{max ööp.}+Q_t

 

α – jaama omatarvet arvestav koefitsent; α=1,04

Q_maxööp.-maksimaalne ööpäevane tarbijatele antav vooluhulk; Q_{max ööp.}= 100000m³/ööp

Q_t – tuletõrje vooluhulk; Q_t=5000m³/ööp

Q=1,04*100000+5000=109000m³/ööp=1.26m³/s

pinnaveehaarde tüübi ja valik

Käesolev veehaare on projekteeritud ühildatud veehaardena. Veehaare koosneb päisest, kahest isevoolutorust (pikkus 20m, Æ 1000mm) ja kaldakaevust.

Päis on konstrueeritud raudbetoonist, koonus on valmistatud metallist, mis juhib vee isevoolutorusse. Isevoolutorud asuvad pinnase all. Päise sissevooluava ja kalda sissevoolu avade ees on võred, mis hoiavad ära suuremate osakeste sattumise isevoolutorusse ja eelkambrisse ja samuti on türjevahehdiks lobjaka vastu.

Kaldakaev on jagatud kaheks sektsiooniks. Mõlemad sektsioonid töötavad teineteist sõltumata. Sektsioon jaguneb omakorda kaheks kambriks: eelkamber ja imikamber. Kambrite vahel on pöörlev sõel. Imikambris asuvad pumpade imitorud. Pumplas on 3 pumpa(ABS tsentrifugaalpump, seeria )

Pumplast läheb 2 survetoru (pikkus 20m, Æ 1000mm) veepuhastusjaama.

veehaarde põhielementide arvutus

v  Kaldakaevu sissevooluakna pindala

A=;

Kus q - veevärgi toodang; q=109000m³/d=1.26m³/s

v - vee sissevoolukiirus; v=0,22m/s=19008m/d

k – ava kitsendus koefitsient; ;

a - varraste vahekaugus; a=0,05m

c – varraste läbimõõt; c=0,01m

Seega ühe ava vajalik pindala A=8.6m²

Valin võre mõõtmetega 1700*1700mm.

v  Pöörleva sõela arvutus

Valin pöörleva sõela TH-1500, mille tootlikkus on 1-5m³/s,

sõela elektrimootor AOC2-41-6,

võimsus 4kW,

pöörete arv 970p/min,

sõela liikumiskiirus 4m/min.

v  Isevoolutorustiku arvutus

Isevoolutorus (malmist), pikkusega 20m, voolukiirused 1 kategooria puhul sovit. 0,7…1,5m/s. Veehaarde kasulik läbilaskevõime Q=0,5m³/s, kahe isevoolutoru korral .

v  Isevoolutoru diameetri valik

 

;

v  Isevoolutoru sissevooluava läbimõõt

 

A-sissevooluava pindala

A=

1,25 – reostuskoefitsent,

q – veevärgi arvututuslik toodang; q=21280m³/d=0,246m³/s,

v – vee sissevoolukiirus; v=0,4m/s,

k – kitsenduskoefitsent; k=1,2

 

d==2.45m » 2.5m

 

v  Isevoolutoru mudastamise kontroll

 

Mudastumise kontrollimiseks arvutatakse selline järvevee hägusus, millise puhul antud tingimustel r£0,11 toimub mudastumine.

r - järvevee hägusus =0,55kd/m³

d - põhjasetete kaalutud keskmine hüdrauliline terasus =0,015m/s

u – tera settimiskiirus,

V – voolukiirus torus 1,27m/s

Kui V>1.2m/s, siis l=; l==0,026

Tera settimiskiirus: U=;

kus C – Chezy parameeter C=; C==54,94

U=

r£0,11

Seega hägusus, mille puhul toimub mudastumine on 1,09kg/m³ ning tingimus 0,55£1,09 on täidetud ning siit tulenevalt mudastumist ei toimu.

Veehaardeehitiste vajalike kõrgusmärkide määramine

v  Päis

Jääkatte paksus on max 0,3m. Päis asub 0,7m sügavusel jääkihist ja päise korgus on 1,75m. Arvestades, et min vee pind asub 18m kõrgusel on päise ülemise serva kõrgusmärk 17m.

v  Kaldakaevu põhi

Päise alumise osa kõrgusmärk on 15.25m. Toru läbimõõt 1m. Kaldakaevu põhja kõrgusmärk on: 15.25-1-0,5=13.75m.

v  Kaldakaevu imi- ja eelkambris.

l - hõõrdetakistustegur (määratakse Moody graafikult)

Re=

V – voolukiirus isevoolutorus; V=1,5m/s

d – isevoolutoru läbimõõt; d = 1m

n - vee kinemaatiline viskoossus; n=1,308*10^-6m²/s

Re=1146789 » 10⁶

DC – toru ekvivalentkaredus; DC=0,2

d – toru läbimõõt (mm); d=1000mm.

Seega l=0,0145

l – toru pikkus; l=19m,

d – toru läbimõõt; d=1m,

V – voolukiirus; V=1,5m/s,

x - kohttakistus: käänak x=1,265

väljavool x=1,0

Võre puhul

 

 » 0,4m

Seega eelkambri min veepinna kõrgusmärk on 18,0-0,4=17,6m.

Imikambri puhul lisandub veel üks sõel mille , seega 17,6-0,1=17,5m.

v  Isevoolutoru

Isevoolutoru ülemise serva kõrgusmärk ühtib päise alumise kõrgusmärgiga, mis on 15,25m, kuna toru läbimõõt on 0,5m, siis toru alumise serva kõrgusmärk on 15.25-0,5=14.25m.

v  Veepuhastusjaama tehnoloogiaskeemi valik

I astme P.J.

Mikro- filter

Kontakt- bassein

Segisti

Kiir- filter

Puhta- vee reservuar

II astme P.J.

 

 

 

veepuhastusseadmete arvutus

v  Mikrofilter

Mikrofiltreid on 3, millest 1 on reservis. Ühe mikrofiltri arvutuslik keskmine toodang on 1600m³/h. Seadme gabariidid (mm): pikkus 5460, kõrgus 4240; kusjuures trumli gabariitmõõtmed (D*L)mm=3*3,7 ja pikkus 4600. Tegelik filtratsiooni pind 17,5m², trumli pöörlemiskiirus on 1,7 p/min.

v  Kontaktbassein

Kontaktiaeg kontaktbasseinis on 10 min. Kontaktbasseini min maht:

W_min=

Valin kontaktbasseini gabariitideks: pikkus 10,1m, laius 7.5, kõrgus 10m. Maht 757m³.

v  Segisti

Segistiks on tiiviksegisti. Vee viibeaeg segistis on 30s. Segisteid on 5:

W=

Segisti gabariidid on: läbimõõt 2.2m, kõrgus 2m, kiirusgradient G=200s^-1, pöörete arv n = 1 p/s.

v  Flokulatsioonikamber

Koagulatsiooni II faas toimub mehaanilises flokulatsioonikambris ehk flokulaatoris. Vee viibeaeg flokulaatoris on 15 min, seega min maht on:

W_min=

Valin flokulaatori gabariitideks pikkus 39m, laius 10m, kõrgus 3m. Maht 1170m³. Vee segamine toimub horisontaalsele võllile asetatud tasapinnaliste labadega. Labade kogupind ühes vertikaaltasapinnas on 15% flokulaatori ristlõike pinnast. Flokulaatori ristlõike pind A=3*10=30m². Flokulaatori labade kogupind

Kuna labasid on 4 siis 4.6/4=1.125m² – ühe laba pind. Laba pikkuse suhe l/b=20, siis laba pikkus on 4.74m ja laius 0,24m.

v  Horisontaalsetiti

Vee selitamine toimub horisontaalsetitis. Arvestades toorvee omadusi on arvutuslik settimis kiitus U­­₀=0,5mm/s, setiti pindala:

A=a

a - turbulentsi mõju arvestav tegur; a=1,3

Q – vooluhulk; Q=109000m³/d=4542m³/h

U₀ – settimiskiirus; U₀=0,5mm/s

A=1,3*

Settiti sügavus on 3,0m. Seega maht on W=H*A=3,5*3280=11480m³

Settiti pikkus arvutatav:

L=

V_k – vee keskmine horisontaalse liikumise kiirus; V_k=7,5mm/s

L=

Settiti laius b=

Setiti on pikkudi jagatud vaheseintega üksteist sõltumatult töötavateks sektsioonideks laiusega » 6m. Sektsioonide arv

v  Kiirfilter

Vajalik summaarne filtratsiooni pind

Q – veepuhastusjaama toodang

T – jaama töötundide arv ööpäevas; T=24h

V – arvutuslik filtratsioonikiirus norm. Reziimil; V=8m/h

n – ühe filtri uhtumiste arv ööpäevas; n=3

q – uhtevee erikulu filtri uhtumisel;

q=0,06wt₁

w - uhtumise intensiivsus; w=12l/s*m²

t₁ – uhtumise kestvus; t₁=6min

q=0,06*12*6=4,3m³/m²

t – filtri uhtumisest tingitud seisuaeg; t=0,33h

Filtrite arv N=0,5*, ühe filtri filtratsiooni pind on 596.3/13=45.9m². Filtri mõõtmeteks plaanis 7.5*6.2m, seega on filtri pind on 45.9m².

Forseeritud reziimil on filtratsiooni kiirus:

N₁ –remondisolevate filtrite arv; N=1

<10m/h

Filtri kihi paksus on 1,5m. Filtri uhtumine toimub veega, mida voetakse puhtavee reservuaarist. Uhtevett kulub ühele filtrile q_uh=A*w

A –filtri pind; A=46.5m²

w– uhtumise intensiivsus; w=12l/s*m²

q_uh=46.5*12=558l/s=0,558m³/s

Uhtumise toimub pilukuplite abil, mis on kinnitatud keermega filtri kahekordse põhja külge. Voolukiirus piludes on 1,5m/s, pilude läbimõõt on 0,6mm. Pilukupleid on 40tk/m², seega ühel filtril 40*46.5=1860tk.

Ühtevesi kogutakse ära filtri pinnalt renniga. Rennid on roostevabast plekist poolringikujulised. Renni servad peavad olema rangelt horisontaalsed ja ühes tasapinnas. Renni laius: B_r=K*

K – tegur. Poolringikujulise rennipuhul k=2

q_r – renni vooluhulk; q_r=0,558m³/s

a_r - tegur; a_r=1,5

B_r=2*

Renni vertikaalosa kõrgus:

Renn paigaldatakse paralleelselt filtri lühema küljega. Dh=He/100;

H – filtrikihi paksus; H=1,5m

e – filtrikihi paisumise protsent; e=45%.

Dh=

Renni põhi on languga (i=0,01m) kogumiskanali poole kui filtri külg (lühem) on 6m, siis renni põhja kõrguste vahe renni alguses ja lõpus on 0,01*6=0,06m.

Kogumiskanali põhi asub allpoolrenni põhja H_kan võrra:

H_kan=1,73*

q_k – kanali vooluhulk; q_k=0,558m³/s

B_k – kanali laius; B_k=0,7m

H_kan=1,73*

Vee liikumise kiirus kanali lõpus:

V_kan=q_kan*B_kan*H_kan=0,558*0,7*0,8=0,3m/s

Uhtevesi pumbatakse puhta vee reservuaarist. Uhtepumba valikuks summeerin rõhukaod:

1)    pilukuplites

x_p – kohttakistustegur; x_p=4

V_pilu – vee väljavoolu kiirus; V_pilu =1,5m/s

h_pilu=

2)    filtri kihis h_f=(a+b*w)*H_f

a – tegur; a=0,76

b – tegur; b=0,017

w - uhtumise intansiivsus; w=12l/s*m²

H_f – filtri kihi paksus; H_f=1,5m

H_f=(0,76+0,017*12)1,5=1,45m

3)    juurdevoolutorustifus. Kasutan Hazen-Williamsi graafikut ja leian, et vooluhulgal q=0,558m³/s ja kiirusel V=1,88m/s on toru läbimõõt 600mm ning rõhukadu 25m/1000m kohta. Toru pikkus l=50m, seega juurdevoolutorustikus on rõhukadu:

h_jv=

Kogu rõhukadu h=h_pilu+h_f+h_jv=0,46+1,45+1.25=3.16m.

Pumba vajalik tootlikus on 558l/s. Valin pumba 20НДн730, n=73.6мин^-1.

v  Puhta vee reservuaar

Reservuaari maht on arvutatav W=3*Q_t+Q_uh+Q_5%

Q_t – tuletõrje vooluhulk m³/h; Q_t=208.3m³/h

Q_uh – veehulk filtrite uhtumiseks. Arvestatakse kahe järjestikulise uhtumisega Q_uh=0.558*2*6*60=402m³

Q_5% -puhtavee reservuaari reguleeriv maht on 5% ööpäevasest toodangust: Q_5%=0,05*109000=5450m³

W=3*208.3+402+5450=6477m³

Reservuaari gabariidid: pikkus 44m, laius 30m, kõrgus 5m.

REAGENDIMAJANDUS

v  Osoon

O₃ kogus on 3 mg/l. Seega O₃ kulu on 3*109000g/d=327kg/d.

v  Koagulant

Koaguleerimiseks kasutatakse Al₂(SO₄)₃ – alumiiniumsulfaati. Koagulant kogus on

D_k=4

V – toorvee värvus; V=60° D_k=4=34mg/l Koagulandi kulu on 34*109000=3706000g/d=3706kg/d. Toimub koagulandi kuiv Hoidmine ja märg annustus. Vajalik koagulandi lao pind on

A_L=

Q – veepuhastusjaama ööpaevana toodang; Q=109000m³/d

D_k – koagulandi kogus; D_k=34mg/l

T - koagulandi säilitamise kestvus; T=30d

a - vahekäikude lisapinda arvestav tegur; a=1,15

p_c – veevabakoagulandi sisaldus tehnilises produktis; p_c =45%

G_o – koagulandi mahu mass; G_o=1,1t/m³

h_k – koagulandikihi paksus laos; h_k=3,5m

A_L=

Koagulandi lahustamiseks kasutatakse lahustuspaake, kuhu reagent laaditakse greiferiga. Paagi maht on:

W_L=

n – ajavahemik, milliseks lahus valmistatakse; n=9h

b_L – lahuse konsentratsioon paagis; b_L=20%

W_L== 2.1m³

Paagi gabariidid 1,3*1.3*1.3m. Lahustuspaake on 3. Lahustuspaagist suunatakse lahus edasi lahusepaaki, kus see lahjendatakse 12%-ni. Lahusepaagi maht on:

W=

b – lahuse konsendratsioon lahusepaagis; b=12%

W==3.5m³

Lahusepaagi gabariidid 1,55*1.55*1.55m. Paake on 3.

Lahustamiseks nii lahustus- kui lahusepaagis kasutatakse suruõhku. Arvutuslik õhukulu lahustuspaagile:

q_õ=a*b*8

a - paagi laius; a=1.3m

b – paagi pikkus; b=1,3m

8 – õhu kogus l/s m² kohta;

q_õ=1,3*1,3*8=13.52l/s

Arvutuslik õhukogus lahusepaagile:

q_õ=a*b*4

a - paagi laius; a=1,55m

b – paagi pikkus; b=1,55m

4 – õhu kogus l/s m² kohta;

q_õ=1,55*1,55*4=9.61l/s

Kogu õhukulu on 13.52+9.61=23.13l/s.

Reagendi annustamine toimub annustuspumba abil.

v  Lubi

Lupja (CaO) kasutatakse kelistamiseks.Lubja kogus on arvutatav:

D_L=e_L*()

e_L – lubja aktiivosa ekvivalentmass, e_L =28mg/mg*ekv

e_k – koagulandi aktiivosa ekvivalentmass; e_k =57mg/mg*ekv

D_k – koagulandi kogus; D_k=34mg/l

L_o – toorvee leelisus; L_o=1,1mg*ekv/l

1     - jääkleelisus

D_L=28*()=16,7mg/l

Lubja kulu on 16.7*109000=18203000g/d=1820kg/d. Lubi saabub veepuhastus jaama kustutamata tahkel kujul ning teda säilitatakse laos. Enne vette lisamist lubi kustutatakse. Kustutamata tükid ja lisandid eraldatakse hüdrotsükloni abil. Puhastatud suspensioon suunatakse lubjapiimapaaki, kus toimub pidev segamine tsirkulatsioonipumpade abil. Lubjapiima paagi maht:

W_LP=

Q_t – tunnivooluhulk; Q_t =4542m³/h

n – ajavahemik, milliseks lahus valmistatakse; n=3h

D_L – vajalik lubja annus; D_L =16.7mg/l

b_LP – aktiivaine sisaldus lubjapiimas; b_LP =5%

g_LP – lubjapiima mahumass; g_LP =1t/m³

W_LP==4.55m³

Paagi gabariitideks on: diameeter 1,46m, kõrgus 2,7m. Paigaldatud on 3 paaki, millest 1 on reservis. Lubjalahus valmistatakse lubjapiimast kahekordse küllastusega saturaatoris. Selitatud ja küllastunud lubjalahus kogutakse rennidega kust ta annustuspunba abil lisatakse puhastatavale veele.

v  Flokulant

Flokulandina kasutatakse polüakrüülamiidi (PAA). Flokulandi koguseks on 1% hõljuvaine hulgast 0,75mg/l. Flokulanti kulub 0,75*109000=81750/d=81.75kg/d.

PAA lisatakse vette lahusena, mis valmistatakse tehnilisest produktist (geel), selle mehaanilise segamise teel veega. Otstarbekas on lisada lahust ville konsendratsioon ei ületa 0,1%. Lahjendamine toimub ejektori abil.

v  Kloor

Kloori normatiivne annus järelkloorimisel on 0,75mg/l. Seega arvutuslik kloori kulu on 0,75*109000=81750g/d=81.75kg/d.

v  Veepuhastusjaama kõrgusskeemi arvutus

Seade	Rõhukadu, m	Veepinna kõrgusmärk
Mikrofilter	0,6	9,3
Mikrofiltrist-kontaktbasseini	0,2
Kontaktbassein	2,0	8,5
Kontaktbasseinist segistisse	0,2
Segisti	0,2	6,3
Segistist-flokulats.kamber/setitisse	0,4
Flokulats.kamber/setiti	0,8	5,7
Flok.kamber/setitist kiirfiltrisse	0,6
Kiirfilter	3,5	4,3
Kiirfiltrist puhtavee reservuaari	0,8
Puhta vee reservuaar		0

v  Uhtevee ja sette vastuvõtu ning töötlemise küsimuste lahendamine.

Kasutusel on uhtevee korduvkasutuse süsteem. Filtrite pesuvesi suunatakse kogumisrennide ja- kanali kaudu ühte keskendusreservuaari, kus ta osaliselt setib. Väljasettinud liivaosakesed ja hõljum suunatakse reservuaarist kanalisatsiooni. Ülejaanud osa pesemisveest suunatakse segistisse, kust algab tema täielik puhastamine.

Sette massi moodustab horisontaalsetitist välja settinud sete. Sette kogumine toimub mudaväljakule, kuhu toorsete juhitakse rennide abil 0,3m paksuse kihtidena.

vee jaotusvõrgu arvutus

109000m³/d=1261.6l/s

227.1l/s 69.1l/s 126.2l/s  

1 220m  2 240m  3

734.5l/s 661.4l/s

250m 250m 250m

 300l/s 10l/s 535.2l/s

138.8l/s 75.7l/s 315.4l/s

4 220m 240m

10l/s 219.8l/s

5                                               6

250m 250m

151.2l/s  164.1l/s

126.2l/s 189.2l/s

220m

7 25l/s 8

№	Läbimõõt, mm	Vooluhulk, l/s	Rõhukadu,m
1-2	800	728,14
2-3	800	654,28
3-6	700	528,08
1-4	500	306,46	1,735
4-5	125	9,37
2-5	125	10,77
6-5	450	212,68
4-7	400	158,29	1,515
7-8	200	32,09	2,035
5-8	400	157,11
9-1	1000	1261,70

№ Punkt	Vooluhulk,l/s	Kõrgusmärk,m
1	227,10	43,50
2	63,10	42,80
3	126,20	41,10
4	138,80	39,70
5	75,70	39,10
6	315,40	38,60
7	126,20	36,80
8	189,20	36,50
9	-1261,70	43,50

1*10mH₂O+3*4=22m

22+Dh=22+(1,925+2,15+3,03)-(43,5-36,5)=22,105m –veetorni kõrgus.

Kasutatud kirjandus:

 

1.    Справочник проектировщика. (Водоснабжение населённых мест и

промышленных предприятий). Москва 1967г.

2.    Н.Н.Абрамов. Водоснабжение. Стройиздат.1982г.

3.    Справочник. Очистка природных и сточных вод. Л.Л.Пааль, Я.Я.Кару,Х.А.Мельдер,Б.Н.Репин. Москва 1994г.

4.    Г.Н.Николадзе. Технология очистки сточных вод. Москва 1987г.