Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Пруд-отстойник предназначен для удаления взвешенных веществ их шахтных вод и промывной воды фильтров и для длительного хранения и складирования образующегося при этом осадка. Кроме того, он обеспечивает улучшение органолептических, бактериологических и других показателей свойств воды в результате естественного обогащения ее кислородом, частичного разложения органических веществ и других сложных физико-химических процессов самоочищения.

Располагаются отстойники преимущественно в балках, оврагах, на заболоченных участках и других неудобных для промышленного и сельскохозяйственного использования землях и имеют неправильную форму в плане. В некоторых случаях они размещаются на равнинных участках и ограничиваются насыпными дамбами, имеют правильную прямоугольную форму. Очистка прудов-отстойников от осадка обычно не производится в связи с большим объемом и высокой его влажностью, необходимостью иметь специальные сооружения большой емкостью (илонакопители) при гидравлическом способе удаления осадка или дополнительные площади для размещения осадка при механическом способе его удаления после подсушивания. При заполнении пруда-отстойника осадком до расчетного уровня производится наращивание его бортов (дамб) с целью создания дополнительной емкости или строительство нового пруда-отстойника. При благоприятных условиях пруды-отстойники могут рассчитываться с учетом периодической чистки их от осадка. В этом случае количество отстойников принимается не менее двух, из которых один находится в работе, а другой в очистке. Периодичность удаления осадка должна быть не более одного раза в два года.

Отстойник, имеющийся на шахте соответствует требования.

Скорые открытые фильтры предназначены для глубокой очистки от взвешенных веществ шахтных вод, прошедших предварительную очистку в пруде-отстойнике.

Для загрузки фильтров используется кварцевый песок, удовлетворяющий требованиям по химической стойкости и механической прочности (измельчаемость не более 4%, истираемость на более 0,5%).

Восстановление фильтрующей способности загрузки производится периодически восходящим потоком воды. Параметры промывки следующие.

Для обеспечения эффективной и стабильной работы фильтров, особенно при большом содержании тонкодисперсных примесей, в поступающей на них воде используются флокулянты. Раствор флокулянта вводится непосредственно перед фильтрами с тем, чтобы процесс коагуляции происходил в толще фильтрующей загрузки. Основные параметры работы скорых фильтров определяются на основании технологических исследований подлежащей очистке воды.

Скорые фильтры представляют собой резервуары прямоугольной формы, выполненные из железобетона, нижняя часть которых заполнена загрузкой, состоящей из фильтрующих слоев кварцевого песка и поддерживающего слоя гравия.

Фильтрация воды происходит в направлении сверху вниз под действием гидростатического напора. Высота слоя воды над поверхностью загрузки не должна быть менее 2 м.

Расчет скорых фильтров.

Полезная суточная производительность фильтра должна соответствовать суточному водопритоку, таким образом, полезная суточная производительность фильтра Q =1002,84 м³/сут.

Принятый тип фильтра - скорые однослойные песчаные, плотность зерен загрузки составляет r _з =2,5 т/ м³, минимальный диаметр зерен d_min=0,5 мм, максимальный диаметр зерен d_max=1,2 мм, эквивалентный диаметр зерен d_э=0,8 мм, коэффициент неоднородности к_н=1,9, высота фильтрующего слоя L_ф=0,8 м.

Скорость фильтрования при нормальном режиме принимаем равным

v_н=5,0 м/ч.

 

Допустимая скорость фильтрования при форсированном режиме:

v_ф=6,0 м/ч.

 

По п.6.97 [11] принимаем 2 промывки в сутки, т.е. n_пр=2.

По табл.23 [11] принимаем следующие параметры промывки:

интенсивность промывки - w =14 л/ (с*м²);

относительное расширение загрузки - Е=45%;

По п.6.110,6.114 [11] принимаем продолжительность промывки: t_пр=10 мин.

Удельный расход промывной воды на один фильтр рассчитывается по формуле:

q=0,06*t_пр* w (4.5), q=0,06*10*14=8,4 м³/м².

 

По п.6.98 [11] принимаем время простоя фильтра в связи с промывкой:

t _пр =0,33 часа.

 

По формуле 18 [11] рассчитываем общую площадь всех фильтров, F:

F=Q/ (24*v_н-n_пр*q-n_пр* t _пр *v_н) (4.6)

F=1002,84/ (24*5,0-2*8,4-2*0,33*5,0) =10,04 м².

 

Ориентировочное количество фильтров определяем по формуле:

N₀=0,5*  (4.7)

N₀=0,5* =1,6, принимаем 2 шт.

 

Ориентировочная площадь одного фильтра определяется по формуле:

F₁=F/N₀, (4.8)

F₁=10,04/2=5,02 м².

 

Принимаем стандартную площадь фильтрования типового фильтра F_ст - ближайшее значение к F₁, F_ст=6,7 м². Принятые размеров фильтра:

а=3 м;

в=2,5 м.

Принятое количество фильтров рассчитывается по формуле:

N=F/F _ст, (4.9)

N=10,04/6,7=1,5, принимаем 2 шт.

 

По п.6.95 [11] принимаем, что в ремонте будет резервный фильтр.

Действительная скорость фильтрования в форсированном режиме определяется по формуле:

v_ф=v_н*N/ (N-N_р), (4.10)

v_ф=5,0*2/2=5 м/ч.

 

По таблице 22 [11] определяем состав и высоту поддерживающих слоев: L_п=0,7 м,

крупность: 40-20 мм - толщина: 0,35 м

20-10 мм 0,15 м

10-5 мм 0,1 м

5-2 мм 0,1 м

Итого всего: - 0,7 м

Расчет распределительной системы фильтра.

Выбираем тип распределительной системы с дырчатыми трубами.

Расход воды при промывке одного фильтра определяется по формуле:

Q_пр.1=F_ст* w /1000, (4.11)

Q_пр.1=6,7*14/1000=0,094 м³/с.

 

По п.6.106 [11] принимаем скорость движения воды в коллекторе:

v_к=1,2 м/с.

 

Площадь сечения коллектора:

f_к=Q_пр.1. /v_к, (4.12), f_к=0,094/1,2=0,075 м².

 

Диаметр водораспределительного коллектора:

 

D_к= p ,

D_к= =0,309 м, принимаем D_к=300 мм.

 

По п.6.105 [11] принимаем расстояние между боковыми ответвлениями:

S=0,35 м.

Количество боковых ответвлений:

n _бо =2* (b/S-1), (4.13)

n_бо=2 (2,5/0,35-1) =12 боковых ответвлений.

 

Расход промывной воды на одно ответвление:

Q _бо = Q _пр1 / n _бо , (4.13)

Q_бо=0,094/12=7,5*10^-3

 

Диаметр бокового ответвления:

D_бо= ,

D_бо= =0,069 м, принимаем 75 мм.

 

Отверстия располагаются в 2 ряда в шахматном прядке под углом 45° к низу от вертикали, и по п.6.105 [11] принимаем диаметр отверстий d₀=12 мм.

Площадь одного отверстия рассчитывается по формуле:

f₀= p *d₀²/4, (4.14)

f₀=3,14*12²/4=113 мм².

 

По п.6.106 [11] коэффициент перфорации изменяется в пределах от 0,0025 до 0,005, принимаем коэффициент перфорации К_п=0,0025.

Суммарная площадь отверстий определяется по формуле:

å f₀=К_п*F_ст,

åf₀=0,0025*6,7=0,017 м².

 

Общее количество отверстий:

N₀= å f₀/f₀*10^-6,N₀=0,017/113*10^-3=150 шт.

 

Количество отверстий на одном ответвлении рассчитывается по формуле:

n₀=N₀/n_бо, (4.15)

 

n₀=150/12=12,5, принимаем 13 отверстий.

Шаг отверстий должен находиться в пределах от 0,15 до 0, 20, шаг отверстий рассчитывается по формуле:

е =b/ (n₀+1), (4.16)

е=2,5/ (13+1) =0,178 м, что соответствует п.6.105 [1].

 

По п.6.109. [11] предусматриваем стояки воздушники с установкой на них запорной арматуры или автоматического устройства для выпуска воздуха в качестве устройства для удаления воды из распределительной системы.

Скорые фильтры оборудованы устройством для сбора и отвода воды - желоба.

Расстояние между осями желобов по п.6.111 [11] должно быть не более 2,2 м, поэтому принимаем расстояние между осями желобов равное 1,0 м.

Для отвода промывной воды принимаем количество желобов равное:

n_ж=а/С_ж, (4.17)

n_ж=3/1,0=3 желоба.

 

Через один желоб расходуется воды:

q_ж=Q_пр.1/n_ж, (4.18)

q_ж=0,094/3=0,031 м³/с.

 

По формуле (23) [11] рассчитываем ширину желоба:

В_ж=2* , (4.19)

В_ж=2* =0,33 м.

 

Высота желоба равна:

h_ж=0,6*В_ж, (4.20)

h_ж=0,6*0,33=0,2 м.

 

Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки рассчитывается по формуле (25) [11]:

Н_кр=L_ф*Е/100 +0,3, (4.21)

Н_кр=0,8*45/100 +0,3=0,66 м.

 

Ширина бокового канала равна 0,3 м.

Расстояние от дна желоба до дна сборного канала рассчитывается по формуле (24) [11]:

Н_к=1,73* , (4.22), Н_к=1,73* =0,4 м.

 

Скорость течения промывной воды в конце сборного канала определяется по формуле:

V_к=Q_пр.1/ (Н_к-0,2) *В_к, (4.23), V_к=0,094/ (0,4-0,2) *0,3=1,57 м/с.

 

Принятая система промывки фильтров - от насосов, поэтому при промывке происходят потери напора, рассчитаем потери напора при промывке фильтров от насосов.

Суммарная площадь отверстий на одно боковое ответвление рассчитывается по формуле:

å f_o1= å f₀/n₀, (4.24) , åf₀₁=0,017/12=0,00142 м².

 

Коэффициент перфорации бокового ответвления рассчитывается по формуле:

k_бо=4* å f₀₁/ p *D_бо², (4.25), k_бо=4*0,00142/3,14*0,075²=0,32.

 

Коэффициент местного сопротивления бокового ответвления определяется по формуле:

 

x _бо =2,2/k_бо²+1,x_бо=2.2/0,32²+1=23.

 

Суммарная площадь сечений всех боковых ответвлений определяется по формуле:

 

å f_бо= p *D_бо²*n_бо/4, (4.26), åf_бо=3,14*0,075²*12/4=0,05 м².

 

Коэффициент перфорации коллектора:

k_к=4* å f_бо/ p *D_к². (4.27)

k_к=4*0,05/3,14*0,3²=0,7.

 

Коэффициент гидравлического сопротивления коллектора определяется по формуле:

x _к =2,2/k_к²+1, (4.28)

x_к=2,2/0,7²+1=5,5.

 

Потери напора в распределительных трубах определяется по формуле (22) [11]:

h_р= x _к *v_к²/2g+ x _бо *v_бо²/2g+v_к²/2g, (4.29)

h_р=5,5*1,2²/2*9,81+23*2²/2*9,81+1,2²/2*9,81=5,25 м.

 

Потери напора в фильтрующем слое при промывке определяется по формуле:

Н_ф=1,5*L_ф, (4.30), Н_ф=1,5*0,8=1,2 м.

 

Потери напора в гравийных поддерживающих слоях:

 

h _{п . с .} =0,022*L_n* w , (4.31)

h_{п. с.} =0,022*0,7*14=0,215 м, принимаем 0,22 м.

 

Сумма потерь напора в загрузке определяется по формуле:

Н_з=Н_ф+h_n, (4.32)

Н_з=1,2+0,22=1,42 м.

 

Длину подводящего трубопровода принимаем равной l=50 м.

Скорость движения воды в подводящем трубопроводе принимаем по таблице Шевелева для пропуска Q_пр.1 =0,094 м³/с, она равна 1,77 м/с.

По таблице Шевелева принимаем диаметр проводящего трубопровода для пропуска Q_пр.1=0,094, диаметр равен 250 мм.

Гидравлический уклон подводящего трубопровода принимаем по таблице Шевелева для пропуска Q_пр.1=0,094 м³/с, он равен i=19,3/1000=0,019.

Потери воды в трубопроводе, подающем промывную воду к общему коллектору распределительной системы определяется по формуле:

h _{п . т .} =2*i*l, (4.33)

h_{п. т.} =2*0,019*50=1,93.

 

Коэффициент 2 учитывает потери напора на местных сопротивлениях.

Полная величина потерь при промывке фильтра определяется по формуле:

Н_пр=Н_з+h_р+h_{п. т.,} (4.34)

Н_пр=1,42+5,25+1,93=8,6 м.

 

Следующим действием выбирается тип промывного насоса. Необходимый напор насоса определяется как Н_н=Н_пр+7=15,6 м.

Необходимая производительность насоса рассчитывается по формуле:

Q_н=3600*Q_пр.1, (4.35), Q_н=3600*0,094=338,4 м³/ч.

 

Количество рабочих агрегатов принимаем равным N_раб=1 шт.

Количество резервных агрегатов принимаем также равным N_рез=1 шт.

Общее количество насосных агрегатов составляет:

N=N_раб+N_рез, (4.36)

N=1+1=2 шт.

 

Выбираем насос типа Д-500-36.

Реагентное хозяйство включает растворный бак коагулянта с механической мешалкой для приготовления концентрированного раствора (0,5 - 1% по активному продукту), расходные баки рабочего раствора коагулянта (0,1 - 0,5%), насос для перекачки раствора коагулянта из растворного бака в расходные баки, дозирующее устройство и расходный склад коагулянта. Число устройств и их размеры определяются расчетом, исходя из максимального притока шахтных вод, принятой дозы и концентрации раствора коагулянта. Количество расходных баков должно быть не менее двух, за исключением случаев, когда рабочий раствор коагулянта готовится непосредственно в растворном баке.

В качестве дозирующих устройств используются поплавковые дозаторы или насосы-дозаторы, количество их должно быть не менее двух, их которых один является резервным. Допускаемая точность дозировки ±5%. Ёмкость расходного склада рассчитывается из условия хранения 15-30 суточного расхода коагулянта в период максимальной его потребности.

Расчет реагентного хозяйства.

Принятый тип реагента -сернокислый алюминий (Al₂ (SO₄) ₃).

Доза реагента принимается равной D=6 г/м³.

Содержание активного продукта в реагенте равна А=40%.

Концентрация раствора реагента равна С=0,1%, при этом должно соблюдаться условие, что концентрация раствора реагента должна быть в пределах от 0,1 до 0,25%.

Плотность раствора реагента такая же как и у воды, т.е. r=1000 кг/м³. Суточный расход технического продукта рассчитывается по формуле:

G=D*Q/10A, (4.37)

G=6*1002,84/10*40=15,04 кг.

 

Запас реагента допускается сроком на 30-90 суток, поэтому срок запаса реагента принимаем Т=90 сут.

Плотность технического продукта - р=1400 кг/м³.

Высота складирования принимается равной Н=0,5 м. При этом площадь склада рассчитывается по формуле:

F=G*T/р*Н, (4.48), F=15,04*90/1400*0,5=1,93 м².

 

Реагент заготавливается на период от 12 до 36 часов, принимаем период времени, на которое заготавливается реагент t=24 часа.

Емкость растворно-расходных баков реагента определяется по формуле:

W=D*Q*t/10*С* r , (4.49), W=6*41,78*24/10*0,1*1000=6,0 м³.

 

Количество баков принимаем равным N=2 шт.

Емкость одного бака рассчитывается по формуле:

W₁=W/N, (4.50)

W₁=6,0/2=3 м³.

 

Баки бывают обычно кубической формы, его размеры:

a х b x h=1,5х1,5х1,3 м.

 

Для приготовления раствора реагента необходимо перемешивать воду с концентрированным раствором реагента, для перемешивания используется сжатый воздух, интенсивность подачи сжатого воздуха для раствора по п.6.23 [11] принимается в пределах от 8 до 10л/с. м². Принимаем интенсивность подачи сжатого воздуха w=10 л/с. м².

Расход сжатого воздуха для перемешивания раствора определяется по формуле:

W =60 w аb, (4.51)

W=60*10*1,5*1,5=1350 л/мин.

 

Расход раствора реагентаопределяется по формуле:

q=100*D*Q/С* r , (4.52)

q=100*6*41,78/0,1*1000=250,68 л/час.

 

По данным, полученным выше, принимаем тип дозатора - НД-100/40.

Резервуар очищенной воды предназначен для очищенной от взвешенных веществ шахтной воды и для создания запасов воды на собственные нужды очистных сооружений и производственные нужды предприятий. Ёмкость его определяется из расчета запаса воды на одну промывку всех фильтров и 2-часового запаса воды на производственные нужды предприятия.

Представляет собой заглубленную железобетонную емкость, оснащенную системой подачи воды и переливным трубопроводом для сброса избыточного объема воды в водоемы.

Насосная станция оборудована следующими основными группами насосов:

для подачи осветленной шахтной воды из пруда-отстойника на скорые фильтры;

для промывки фильтров;

для подачи очищенной воды на нужды очистных сооружений;

для подачи очищенной воды потребителям;

для подачи загрязненной промывной воды фильтров в пруд-отстойник;

для подачи концентрированного раствора флокулянта из растворного бака в расходный.

Каждая группа должна иметь не менее 2 насосов, из которых один является резервным.