Очистка и кондиционирование природных вод

Принимаются 4 карты с размерами 10х9 м (360 м2).3.4Расчет параметров обратного осмосаДля проведения процедуры обратного осмоса примем установку ОСВ-50. В качестве материала мембраны полипиперазинамиды.Рисунок Установка обратного осмоса ОСВ-50Характеристики данной установки представлены в таблице 1.Таблица Характеристики установки обратного осмосаМодельПроизводительность, м3/чСелективность, %Конверсия, %Габариты, ммОСВ-505096,5-98,565-806800х1310х2150Удельную производительность мембран (м3/м2∙сут) определим по уравнению:,где k0 – коэффициент; Р0 – осмотическое давление. ,где DH2O – диффузия; m–пористость мембран; MH2O – молекулярный вес воды; δ – толщина слоя мембраны; ρ – плотность воды.По формуле 3.2 найдем величину осмотического давления:МПаТогда:м3/м2∙сутСкорость фильтрования воды через мембрану составит:Продолжительность фильтроцикла, ч, рассчитывается по формуле:,где – начальная селективность мембраны; m – значение селективности в момент времени, когда концентрация извлекаемого иона равна предельно допустимой по требуемой степени очистки; n–коэффициент снижения селективности к этому моменту.чРабочую фильтрующую поверхность мембран, м2, определим по формуле:,где j – водопронецаемость мембран; Q–производительность установки.Найдем величину водопронецаемости:Тогда:м2При наличии в исходной воде ингредиентов, способных в процессе обратноосмотической обработки воды образовывать на поверхности мембран плохо растворимые соединения (сульфат и карбонат кальция, железо), необходимо корректировать коэффициент снижения водопроницаемости.Объемы баков и производительность насоса определяют исходя из требуемой расчетной производительности обратноосмотической установки.1. Гидравлическое сопротивление канала аппарата при движении разделяемого раствора рассчитывается по формуле:МПа2. Гидравлическое сопротивление мембраны потоку фильтрата определяется:Па3. Гидравлическое сопротивление дренажа.В качестве дренажа мембранных аппаратов используют металлические плиты с каналами, пористые, тканые материалы и их комбинации.Расчет гидравлического сопротивления дренажа производят по формуле:МПаСуммарные потери напора в мембранном аппарате составляют:МПа4 УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ОБЛУЧЕНИЕ ОЧИЩЕННОЙ ВОДЫОбеззараживание УФ-облучением является наиболее распространенным в России методом обеззараживания подземных вод высокого качества на установках производительностью от 20 до 500 тыс.м3/сут, Эффективность этого метода проверена в традиционных реагентных схемах очистки поверхностных вод на стадии первичного обеззараживания волжской воды, что позволило значительно снизить дозу хлора на стадии окончательного хлорирования. Широкого опыта применения УФ-облучения взамен вторичного хлорирования пока нет.Обеззараживание природных вод из поверхностных и подземных источников производится с помощью бактерицидных ультрафиолетовых лучей с длиной волны 205…315нм. Максимальным бактерицидным эффектом обладает УФ-излучение радиусом 3 см с длиной волны в пределах 250…290 нм. Его обеззараживающее воздействие обуславливается повреждением болезнетворных молекул за счет поглощения ими фотохимической лучистой энергии.Степень инактивации микроорганизмов УФ-облучением описывается уравнением:где Nи N0 – соответственно число бактерий в единице объема после и до облучения; Д – лоза облучения, мДж/см2; К – коэффициент сопротивляемости бактерий.Схема типовой установки обеззараживания питьевой воды УФ-облучением дана на рисунке 4. Рисунок Схема установки УФ-обеззараживания водыОсновными исходными данными для расчета УФ-установки являются: максимальная часовая производительность по воде 4. м/ч; минимальная интенсивность бактериального излучения Е, мВт/см2; коэффициент Т использования интенсивности в потоке,0,7-0,9 ед.; эффект обеззараживания Э, 99,9 %; доза облучения Д, не менее 16 мВтс/см2; время пребывания воды в камере t, с. Расчетные величины: требуемая мощность излученияNu, Вт; объем камеры W, м3; число ламп n заданной мощности.С этой целью используют следующие формулы:,где t – принимают равным 10 с,где S – поперечное сечение камеры обеззараживания, см2; L–длина камеры обеззараживания, см; q–расход воды, м3/ч.Размеры камеры обеззараживания (длина и поперечное сечение) даны в паспорте установки. Число камер определяется с учетом формулы:Контроль выработки ресурса ламп производят по показателю датчика времени. Контроль исправности УФ-ламп производят по индикатору исправности ламп.Обеззараживающий эффект УФ-облучения выше, чем хлорирования и обеспечивает инактивацию как обычных патогенных вегетативных и споровых кишечных бактерий, так и вирусов, в частности, гепатита А и Е, полиомиелита и других. Для бактерий доза изменяется от 3,8-4,2 до 12 мВт/см2; для энтеровирусов– от 6 до 24 мВт/м; для цист простейших – 120-248 мВт/см?. Значения доз облучения приведены для 99,9% инактивации микроорганизмов в лабораторных условиях. Минимальная доза облучения в производственных условиях должна быть 16-25 мВт/см2 при высоком качестве воды, аналогичном как перед обеззараживанием хлором в РЧВ. Передозировка УФ-облучения не вызывает отрицательных последствий в технологии водоподготовки.Для инактивации вирусов коксакки, полиовируса типа 1 необходима инактивирующая доза примерно в 6 раз больше, чем для Е-Coli. Истинным нормативным показателем эффективности процесса обеззараживания по патогенным бактериям и вирусам является только бактериологический анализ по величине индекса колифага.Основные характеристики процесса: напряжение питания 220 или 380 В, оптимальная длина волны – 254±5 нм, минимальная энергия активации (доза) – 16 мВт/м2, экспозиция мгновенная – 8…50 с, слой воды на излучателе – до 800-1000 мм. Расход электроэнергии на обеззараживание подземной воды не превышает 10-15 Вт∙ч/м3, поверхностной обработанной воды – до 30 Вт∙ч/м3. Это на порядок ниже затрат на химические методы обеззараживания.Для обработки воды предложена установка УДВ-1000/288-В3 – 1000 м3/ч – 26кВт и размерами 3700х1700х1600 мм.Найдем время пребывания воды в камере:мВтс/см2Число ламп составит:Примем число ламп равное 12.Выбор оптимальных доз, проектирование, привязку УФ-установок, пуско-наладочные работы и гарантийное обслуживание осуществляют специалисты НПО ЛИТ.Качество дезинфицируемой воды должно отвечать требованиям СанПИН, иметь мутность не более 1 мг/л и дисперсность частиц – не более 5 мкм.Расчетные данные, заложенные в установки ЛИТ:- минимальные дозы излучения – 16-25 мВт/см2;- гарантийный ресурс работы ламп – 8000 часов при спаде интенсивностиизлучения к – концу этого срока не более 15%;- рабочая температура лампы – 40 °С;- оптимальная длина волны – 254±5 нм;- слой воды на излучателе – до 800-1000 мм;- экспозиция (мгновенная) – 8-50с;- напряжение тока питания – 220 или 380 В;- эффект окончательного обеззараживания – не менее 99,9% (1 кл/л по коли-индексу);- то же предварительного обеззараживания – 99% (< 10 кл/л после фильтра);- гарантия обеспечения бактериальной надежности в водоводах и сети обеспечивается введением активного хлора с остаточной дозой 0,3-0,5 мг/л;- коэффициент поглощения облучаемой подземной воды – 0,15 см;- коэффициент поглощения обработанной поверхностной воды – 0,30 см;- коэффициент использования бактерицидного потока – 0,9:- коэффициент использования бактерицидного излучения – 0,9;- потери напора в установке – 0,5 м;- принимают не менее двух параллельно работающих установок и одну резервную.Интенсивные источники УФ, спектр излучения которых обеспечивают максимальный бактерицидный эффект, представляют значительный интерес для технологии водоподготовки.Как правило, УФ – технология очистки и обеззараживания воды базируется на использовании ртутных ламп низкого давления, излучение которых сосредоточено на 90% в линии 254 нм. Благодаря высокой энергетической эффективности бактерицидные ртутные лампы остаются наиболее используемым источником УФ, который находит широкое применение в технологии водоподготовки. В то же время, интенснвность таких источников УФ ограничена из-за самопоглощения в парах ртути. При этом интенсивность УФ сильно зависит от рабочей температуры лампы. Кроме того, этот источник УФ обладает далеко не оптимальным для бактерицидных целей спектром излучения, Известно, что спектр фотопоглощения нукленновых кислот является широкополосным (170 – 300 м) и имеет два максимума: на длине волны 26$ нм, на который сориентированы бактерицидные ртутные лампы (254 нм), и более интенсивный пик фотопоглощения вблизи 200 нм. ЗАКЛЮЧЕНИЕПитьевой называют воду, предназначающуюся для неограниченного, безопасного и ежедневного потребления живыми существами. Непосредственно для удовлетворения физиологических потребностей требуется лишь 2,5 л воды в день, или около 1 кубического метра в год. Проведение мероприятий по водоочисткеперед подачей потребителю требуется в том случае, когда качество природных вод из подземных или поверхностных природных источников не соответствует предъявляемым нормативными документами техническим требованиям. В соответствии с превышенными качественными показателями выбираются методы, схемы и оборудование очистки, для их приведения в норму. В рамках представленного курсового проекта проведен выбор технологического оборудования природных сточных вод, поступающих из источника в объеме 50 тысяч м3 в сутки.Принятая схема водоочистки разработана согласно принятым в Российской Федерации методикам очистки вод питьевого назначения. Выбор необходимого технологического оборудования производился в соответствии собщей производительностью и предварительно определенным качественным показателям воды из подземного источника. Наибольшее внимание при проектировании системы очистки воды в рамках данного курсового проекта уделялось методам фильтрации от взвешенных веществ, обезжелезивания и снижения содержанияминеральных примесей. На первой стадии проектируемой схемы очистки вод из подземного источникапроизводилось их фильтрование на напорном фильтре и отстаивание с применением дополнительных реагентов для обезжелезивания.Доочистка и снижение минерализации с целью использования воды в питьевых и хозяйственных целях проводились при помощи методов обратного осмоса и ультрафиолетового обеззараживания.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫЕремицкая Е.Ю. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Водоотведение и очистка сточных вод. – Киров, ФГБОУ ВО «ВятГУ», 2015. – 53 с.Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Т.2. – М.: Издательство ассоциации строительных вузов, 2004. – 493 с.Ласков Ю.М., Воронов Ю.В.. Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений. М. Стройиздат. 1987. – 231 с.Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад.Н. Н. Павловского. М. Стройиздат, 1974. – 147 с.Яковлев С.B., Калицун В. И.. Механическая очистка сточных вод. М. Стройиздат, 1972. – 200с.Яковлев С.В., Карелин Я.А. И другие. Канализация. М. Стройиздат, 1975. – 632 с.