П о с о б и е по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды(к снип 2.04.02-84)


НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОММУНАЛЬНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОЧИСТКИ ВОДЫ (НИИ КВОВ) АКХ им. К. Д. ПАМФИЛОВА

П О С О Б И Е по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды(к СНиП 2.04.02-84)

Утверждено приказом НИИ КВОВ АКХ им. К. Д. Памфилова от 9 апреля 1985 г. ¹ 24

Рекомендовано к изданию ученым советом НИИ KBÎÂ АКХ им. К.Д.Памфилова.

Содержит сведения, уточняющие конструктивные и другие особенности сооружений, вошедших в основной нормативный документ, а также указания по ряду новых разработок, которые могут применяться только в экспериментальном порядке, при этом для хозяйственно-питьевого водоснабжения необходимо наличие положительного заключения санитарных органов.

Для инженерно-технических работников проектных организаций.

При пользовании Пособием необходимо учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые и журнале «Бюллетень строительной техники», «Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие является дополнением к разд. 6 «Водоподготовка» СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения».

Составлено с учетом научных исследований и обобщения опыта проектирования, строительства и эксплуатации водопроводных станций за последние годы.

Пособие разработано НИИ КВОВ АКХ им. К.Д.Памфилова - кандидатами техн. наук Е.И.Апельциной (разд. 1), В.М.Корабельниковым (разд. 4, 13, 14), А.М.Перлиной (разд. 13), И.И.Деминым (разд. 6), В.П.Криштулом, В.М.Трескуновым (разд. 7), Г.Л.Медришем (разд. 15), В.М.Любарским (разд. 16) совместно с ВНИИ ВОДГЕО - д-ром техн. наук А.И.Егоровым (разд. 2), кандидатами техн. наук И.М.Миркисом, Э.А.Прошиным (разд. 1), И.С.Родиной (разд. 2), Э.Л.Вольфтруб (разд. 3, 4), Г.Ю.Ассом (разд. 12); РНИИ АКХ им. К.Д. Памфилова - кандидатами техн. наук И.Х.Коварской (разд. 5), А.И. Филатовым (разд. 8), ОИСИ - канд. техн. наук П.А.Грабовским (разд. 8); ЦНИИКИВР - канд. техн. наук М.Г.Журбой (разд. 9); АзНИИ водных проблем - канд. техн. наук И.С.Бабаевым (разд. 10); ЦНИИЭП инженерного оборудования - кандидатами техн. наук В.И.Родиным, Б.Д. Сукасяном, инж. Г.Р.Рабиновичем (разд. 11).

В отборе материала, составлении и редактировании Пособия участвовали: кандидаты техн. наук И.И.Демин, Л.Н.Паскуцкая, В.П.Криштул (НИИ КВОВ АКХ им. К.Д.Памфилова); канд. техн. наук В.В.Ашанин, д-р техн. наук, проф. И.Э.Апельцин (ВНИИ ВОДГЕО); инженеры В.А.Красулин, Л.П.Розанова (Гипрокоммунводоканал); А.Ф.Бриткин (Союзводоканалпроект); Г.Р.Рабинович (ЦНИИЭП инженерного оборудования)

1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ РЕАГЕНТОВ

В практике водоподготовки в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 должно быть обеспечено быстрое и равномерное распределение реагентов в обрабатываемой воде. Особенно важно увеличение скорости распределения при введении коагулянтов (растворов солей алюминия и железа) для создания условий их эффективного и рационального использования.

Ниже описано несколько типов распределителей реагентов, разработанных НИИ КВОВ АКХ им. К.Д.Памфилова (тип I) и ВНИИ ВОДГЕО (типы II-IV).

ПЕРФОРИРОВАННЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ КОАГУЛЯНТА (ТИП I)

1.1. Распределитель предназначен для введения растворов коагулянта или флокулянта и может быть установлен в трубе перед смесителем, при поступлении воды в смеситель или в одном из отделений входной камеры перед контактными осветлителями (черт. 1). В последнем случае рекомендуется устанавливать распределитель в проеме перегородки, создающем сужение потока и увеличение его турбулентности.

Черт. 1. Схема установки перфорированного распределителя коагулянта (тип I)

а - в вихревом смесителе; б - в перегородчатом или коридорном смесителе, входной камере контактного осветлителя; 1 - распределитель; 2 - секционная свинчивающаяся штанга; 3 - подача коагулянта; 4 - зарядка сифона

1.2. Потери напора при обтекании распределителя водой составляют 10-15 см.

1.3. Распределители из перфорированных трубок не рекомендуется применять при обработке воды раствором коагулянта, содержащим нерастворимые примеси.

1.4. Для введения растворов минеральных коагулянтов следует применять распределители из винипластовых труб или из нержавеющей стали.

1.5. Распределитель коагулянта (черт. 2) состоит из центрального бачка со штуцером, на который надевается шланг для подачи коагулянта, и радиальных перфорированных трубок-лучей, имеющих отверстия, направленные по движению потока воды. Распределитель опускается на место установки с помощью свинчивающейся из отдельных секций штанги.

Черт. 2. Перфорированный распределитель коагулянта (тип I)

1 - центральный бачок; 2 - отверстия для ввода коагулянта; 3 - разъемная штанга; 4 - штуцер для присоединения шланга подачи коагулянта; 5 - заглушка; 6 - перфорированная трубка-луч

1.6. Число отверстий в распределителе следует определять по расходу раствора коагулянта и величине потери напора в распределителе 30—50 см.

1.7. Расход раствора коагулянта qк, см3/с, следует определять по формуле

,(1)

где Дк - доза коагулянта, г/м3;

qв - расход воды через смеситель, м3/с;

Ск - концентрация раствора коагулянта, % по массе;

?? - плотность раствора коагулянта концентрации Ск, г/см3.

Плотность раствора коагулянта при заданной концентрации следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Концентрация раствора Аl2(SO4)3,

% по массе

Плотность раствора,

г/см3

1

1,009

2

1,019

4

1,040

6

1,060

8

1,083

10

1,105

20

1,226

1.8. Расход раствора коагулянта qо, см3/с, проходящего через одно отверстие, следует определять по формуле

,(2)

где ?? - коэффициент расхода, приближенно равный 0,75;

?? - площадь отверстия, см2;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

h - заданная потеря напора в распределителе (см. п. 1.6).

В табл. 2 приведены расходы раствора коагулянта, проходящего через одно отверстие, при потере напора в распределителе, равной 30 см; указаны рекомендуемые диаметры лучей в зависимости от диаметра отверстий.

Таблица 2

Диаметротверстия,мм

Расход раствора коагулянта, проходящего через одно отверстие при h = 30 см, см3/с

Диаметр луча,мм

3

12,8

15

4

22,8

20

5

35,6

25

6

51,3

32

1.9. Число отверстий no в распределителе (при выбранном диаметре отверстий) надлежит определять по формуле

.(3)

При nо > 32 следует увеличить диаметр отверстий и повторить расчет.

1.10. В целях уменьшения вероятности засорения отверстия должны быть раззенкованы так, чтобы их диаметр увеличивался от внутренней поверхности луча к наружной (после сверления отверстий на лучах сверлом расчетного диаметра).

1.11. Число лучей в распределителе следует выбирать так, чтобы на каждом луче было не более 3-4 отверстий (число лучей должно быть не более 8).

1.12. Отверстия на лучах распределителя должны быть расположены симметрично относительно оси трубы, по которой поступает обрабатываемая вода, а на каждом луче — симметрично относительно точки, отстоящей от стенки трубы на 0,25 диаметра трубы D.

Расположение отверстий на лучах распределителя следует выбирать в соответствии с табл. 3.

Таблица 3

Число отверстий на луче распределителя

Расстояние от внутренней стенки труба до отверстия, доли от D

1

0,25

2

0,2 ; 0,3

3

0,2 ; 0,25 ; 0,3

4

0,16 ; 0,22 ; 0,28 ; 0,34

1.13. Следует предусматривать возможность использования шланга при подаче коагулянта для осуществления обратной промывки распределителя (см. черт. 1).

КАМЕРНО-ЛУЧЕВОЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ (ТИП II)

1.14. Камерно-лучевой распределитель предназначен для смещения обрабатываемой воды с растворами реагентов, за исключением известкового молока.

1.15. Камерно-лучевой распределитель располагается по оси потока обрабатываемой воды (черт. 3) и состоит из: цилиндрической камеры с радиальными перфорированными ответвлениями, имеющими открытые торцы; циркуляционного патрубка, расположенного внутри камеры соосно, открытого с обеих сторон и закрепленного на основании камеры, обращенном к потоку; реагентопровода, присоединенного к камере с противоположной стороны. Реагентопровод может быть снабжен приемной воронкой при подаче раствора реагента самотеком или соединен на фланцах соответствующей коммуникацией при подаче под напором.

Черт. 3. Камерно-лучевой распределитель (тип II, расположение - внутри трубопровода)

1 - корпус трубопровода; 2 - камера распределителя; 3 - лучевое ответвление; 4 - движение воды; 5 - отверстие для выхода раствора; 6 - радиальная распорка; 7 - глухая резиновая муфта, устанавливаемая с зазором 5—10 мм от корпуса трубопровода; 8 - циркуляционный патрубок; 9 - подача реагента; 10 - реагентопровод

1.16. Эффективность действия камерно-лучевого распределителя обеспечивается за счет:

поступления части исходной воды через циркуляционный патрубок внутрь камеры;

разбавления этой водой раствора реагента, поступающего внутрь камеры через реагентопровод (предварительное смешение) ;

увеличения первоначального расхода жидкого реагента, способствующего его рассредоточению в потоке;

равномерного распределения разбавленного раствора по сечению потока.

Поступление в камеру исходной воды через циркуляционный патрубок происходит под действием скоростного напора, имеющего наибольшую величину в ядре потока.

1.17. Камерно-лучевой распределитель размещают, как правило, внутри трубопровода (при вертикальном и горизонтальном его положении), на выходном участке трубопровода, подающего исходную воду, или на входном участке трубопровода, отводящего воду из сооружения, после которого она подлежит дальнейшей реагентной обработке (черт. 4).

Предпочтительный вариант установки распределителей в трубопроводах рекомендуется выбирать с учетом возможности их осмотра и замены без прекращения подачи обрабатываемой воды.

При обработке воды несколькими реагентами распределители растворов следует устанавливать в последовательности, определяемой технологической схемой. При этом отдельные распределители могут быть объединены в блоки.

Черт. 4. Схемы установки камерно-лучевых распределителей (тип II)

а - вблизи выходного сечения вертикального трубопровода; б - вблизи входного сечения горизонтального отводящего трубопровода; 1 - трубопровод; 2 - движение воды; 3 - камерно-лучевой распределитель; 4 - подача реагента; 5 - опорная конструкция

1.18. Расчетные показатели камерно-лучевых распределителей и размеры их конструктивных элементов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Показатели и конструктивные элементы

Значения показателей

Продолжительность смешения при установке внутри трубопровода Т, с

0,6—1,0

То же, при установке вблизи выходного (входного) сечения трубопровода Т, с

1,0

Скорость потока ??, м/с

Не менее 0,5

Коэффициент гидравлического сопротивления ??

2,1

Отношения размеров элементов к диаметру D подающего (отводящего) трубопровода:

диаметр камеры dк

0,25—0,30

диаметр циркуляционного патрубка dц

0,15—0,20

диаметр лучевого ответвления dл

0,05—0,08

диаметр реагентопровода dр

0,10—0,15

высота камеры Нк

0,30

высота циркуляционного патрубка Нц

0,20

длина лучевых ответвлений Lл

0,25—0,30

Число лучевых ответвлений nл

8

Диаметр боковых отверстий лучевых ответвлений dо, мм

4—10

Коэффициент перфорации лучевых ответвлений Кп

1,4—1,6

ДИФФУЗОРНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ (ТИП III)

1.19. Диффузорные распределители предназначены для смешения обрабатываемой воды с жидкими реагентами, в особенности с теми, которые содержат значительное количество твердых примесей (известковым молоком, угольной суспензией).

1.20. Диффузорный распределитель устанавливают в вертикальных трубопроводах по оси потока обрабатываемой воды. Он состоит из конического диффузора, обращенного выходным сечением навстречу потоку, и реагентопровода, присоединенного к входному сечению диффузора и снабженного приемником реагента. Горизонтальные кромки выходного сечения диффузора образуют со стенками трубопровода рабочий зазор для пропуска потока обрабатываемой воды (черт. 5).

Черт. 5. Диффузорный распределитель (тип III)

1 - корпус трубопровода; 2 - диффузор; 3 - движение воды; 4 - рабочий зазор; 5 - глухая резиновая муфта; 6 - радиальная распорка; 7 - подача реагента; 8 - приемник реагента; 9 - реагентопровод

1.21. Быстрое распределение реагентов обеспечивается за счет: поступления части исходной воды в диффузор под действием скоростного напора, имеющего наибольшую величину в ядре потока;

рециркуляции воды внутри диффузора в результате гашения скоростного напора и смешения ее с реагентом, поступающим в диффузор через реагентопровод;