Обработка результатов испытаний

Саратовский государственный технический университет

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛИ ПРЕДПРИЯТИЙ

 

Методические указания

к выполнению лабораторных работ № 3,4,5

для студентов специальности 140104

всех форм обучения

 

 

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

 

Саратов 2010

Все права на размножение и распространение в любой форме остаются за разработчиком

Нелегальное копирование и использование данного продукта запрещено.

 

Составители: Прелатов Владимир Германович, Семенов Борис Александрович, Серов Дмитрий Юрьевич, Тверской Алексей Константинович

 

 

Под редакцией Б.А. Семенова

 

Рецензент В.Ф. Симонов

 

 

410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77

Научно-техническая библиотека СГТУ

Тел. 52-63-81, 52-56-01

http://lib.sstu.ru

Регистрационный номер

 

© Саратовский государственный

технический университет, 2010

 

Лабораторная работа № 3

ИЗУЧЕНИЕ СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

Введение

Подготовка инженеров по специальности 100400 “Электроснабжение” (по отраслям) предусматривает изучение дисциплины “Энергоснабжение”. Важным разделом указанного курса является “Системы водоснабжения промышленных предприятий” в объеме 18 часов.

Задача изучения данной темы состоит в ознакомлении с современными системами водоснабжения промышленных предприятий и методами их работы.

В условиях кафедры промтеплотехника имеется возможность проведения лабораторной работы “Изучение схемы и оборудования системы водоснабжения промышленного предприятия” в условиях реального производства ООО «Саратоворгсинтез» Для обеспечения целенаправленности работы студентов предусмотрены настоящие методические указания.

Основные понятия

1.1 Описание схемы и оборудования системы водоснабжения промышленного предприятия

В состав системы водоснабжения промышленного предприятия входят: водозабор, насосная станция первого подъема, очистные сооружения, резервуары, насосная станция второго подъема.

 

 

Рис. 3.1. Принципиальная схема водоснабжения: 1 – оголовки; 2 – насосная станция первого подъема; 3 – очистные сооружения; 4 – резервуары чистой воды; 5 – насосная станция второго подъема; 6 – оборотный резервуар.

1.1.1 Водозабор

 

Водозаборный узел состоит из трех железобетонных оголовков руслового типа из стальных самотечных линий Д=1200 мм. Оголовки вынесены на 650 м к середине реки от водоприемной камеры, совмещенной с насосной станцией первого подъема. Водоприемная камера состоит из пяти секций.

Для предварительной очистки воды от крупных механических взвесей в каждой секции водоприемного колодца установлены стационарные сетки.

 

1.1.2 Технологическая схема очистка воды.

Очистка воды производится по двухступенчатой схеме, вода подвергается коагулированию, отстаиванию, фильтрованию, обеззараживанию (рис. 3. 2).

Исходная вода насосной станции первого подъема подается в смеситель вихревого типа. Перед смесителем в трубопровод исходной воды вводятся реагенты (хлорная вода и коагулянт). В смесителе за счет изменения скорости движения воды при выходе из отверстия распределяемых труб исходная вода смешивается с реагентами и с помощью водозаборной системы отводится в карман смесителя. Из кармана смесителя по двум трубопроводам Д=600 мм вода поступает в распределительный коллектор Д=1000 мм и далее по пяти распределительным трубопроводам Д=600 мм поступает в камеры реакции, встроенные в отстойники, после чего собирается дырчатыми желобами и отводится на осветление в отстойники. Из отстойников осветленная вода поступает в общий карман и далее на вторую ступень очистки (скорые фильтры), пройдя через слой фильтрующего материала. Через дренажную систему очищенная вода поступает в общий коллектор фильтрованной воды Д=12000 мм, далее в резервуары чистой воды 3 x 6000 м³, откуда насосами второго подъема по двум трубопроводам Д=1000 мм подается в сеть ООО “Саратоворгсинтез”.

 

1.1.3 Реагентное хозяйство

 

Для обработки воды реагентами на очистных сооружениях водопровода имеется реагентное хозяйство, в состав которого входят: цех по приготовлению коагулянта и хлораторная.

Для мокрого хранения коагулянта имеется шесть затворных баков, которые являются также баками хранилищами. Затворные баки оборудованы деревянными решетками, уложенными на 0,5 м от дна. Под решетками размещены перфорированные трубы Д=50 мм, по которым подается воздух для интенсификации растворения коагулянта.

Приготовление раствора коагулянта и его дозировка в исходную воду производится в следующей последовательности: сухой коагулянт с автомашины сгружается в затворные баки; заливается водой. Для интенсификации растворения в баки подается сжатый воздух от воздуходувок.

Приготовленный раствор коагулянта (10-18%) перекачивается из затворных баков в расходные баки, где разбавляется до требуемой 5% концентрации.

Для предотвращения расслоения коагулянта в расходных баках предусмотрен борбатаж сжатым воздухом. Забор раствора коагулянта из заборных баков предусмотрен с помощью поплавков с гибкими шлангами. Раствор коагулянта из расходных баков с помощью эжекторов дозируется в трубопровод сырой воды перед смесителем.

 

1.1.4 Хлорирование

 

Хлор-газ подается по трубопроводу с ООО “Саратоворгсинтез”, где, пройдя через микрофильтр, баллон грязевик дозируется и поступает в места ввода реагента.

 

1.1.5 Смеситель

 

Для смешения обрабатываемой воды с реагентами (сернокислым алюминием и хлором) в комплекс очистных сооружений включен смеситель вихревого типа. Смеситель представляет собой железобетонное сооружение, состоящее из смесительной камеры и кармана смесителя. Сырая вода поступает в смеситель снизу через уложенные по дну смесителя распределительные трубы Д=800 мм, дырчатые. Смешиваясь с реагентами в восходящем потоке за счет резкого изменения скорости при выходе из отверстий распределительных труб, вода отводится приемными дырчатыми трубами Д=600 мм в карман смесителя. Во избежание перелива воды в смесителе предусмотрена переливная труба 600 мм, а также труба для полного опорожнения смесителя Д=300 мм.

Время пребывания воды в смесителе 2 мин.

Скорость восходящего потока 25 м/с.

 

1.1.6 Камеры реакции

В составе очистных сооружений имеется пять камер реакции, встроенных в отстойники. Камеры реакции представляют собой железобетонные, прямоугольные в плане сооружения, каждое из которых разделено на две секции, для лучшего распределения потока воды (рис.3.3).

Вода, смешанная с реагентами, подается в смеситель к камерам реакции по распределительному коллектору Д=1000 мм, проложенному по монтажному коридору. С распределительного коллектора по трубопроводам вода подается на камеры реакции, каждое ответвление питает одновременно по две секции камеры.

Распределение воды по площади камеры осуществляется двумя дырчатыми железобетонными коробами, сечением 75 x 24 см, уложенными по днищу камер, Д_ОТВ=25мм, шаг 185 мм.

Равномерность подачи воды на камеры реакции регулируется задвижками.

Для равномерного сбора коагулированной воды в верхней части камер установлены металлические желоба. Сброс осадка осуществляется через распределительные короба по трубопроводам Д=150 мм.

 

1.1.7 Отстойники

 

В состав очистных сооружений входят пять горизонтальных отстойников коридорного типа. Отстойники представляют собой железобетонные, прямоугольные в плане сооружения (рис.3.3). Каждый отстойник состоит из двух коридоров камер реакции. Вода из камер реакции поступает по дырчатым желобам через водослив. В начале каждого отстойника в верхней части на ¼ высоты установлена железобетонная стена для улучшения распределения воды по живому сечению отстойника. В конце каждой секции отстойника для отвода осветленной воды в общий карман установлены сборные желоба. Карман отделен от отстойников железобетонной плитой и сделан общим для всех отстойников. Для предотвращения переполнения кармана и отстойников имеется переливной трубопровод. Удаление накопившегося осадка предусмотрено через дырчатые желоба по дну отстойников.

 

1.1.8 Фильтры

 

Второй ступенью очистки воды являются скорые фильтры (пять штук площадью 119 м² камеры), которые представляют собой прямоугольные в плане железобетонные сооружения, состоящие из двух одинаковых секций и центрального распределительного канала.

Каждый фильтр оборудован дренажом большого сопротивления из перфорированных труб Д=150 мм с отверстиями Д=10 мм.

Для равномерного распределения воды по площади фильтров, при фильтрации и равномерного сбора воды при промывке фильтры оборудованы железобетонными лотками.

Загрузка фильтров состоит из поддерживающего слоя (гравия), толщина которого соответственно составляет:

1 слой – 40 – 20 мм – 250 мм.

2 слой – 20 – 10 мм – 100 мм.

3 слой – 10 – 5 мм – 100 мм.

4 слой – 5 – 2 мм -50 мм.

И фильтрующего слоя, высота которого 1800 мм, крупность песка 0,9-1,8 мм, полезная площадь фильтрации всех фильтров составляет 595 м².

 

1.1.9 Резервуары чистой воды

 

Для сбора фильтрованной воды входят три резервуара по 6000 м³ и два резервуара по

1500 м³ для оборотной промывной воды.

 

1.1.10 Результаты анализа исходной и очищенной воды

 

№ П/П.	Определяемые показатели	Исходная вода	Очищенная вода
	Мутность, мг/л		1,2
	Прозрачность, см
	РН	7,4	6,8
	Щелочность, мг-экв/л	1,64	1,34
	Жесткость, мг-экв, л	3,4	3,2
	Окисляемость, мг/л	9,6	6,6
	Железо, мг/л	0,4	0,27

 

Мутность (прозрачность, содержание взвешенных веществ) характеризует наличие в воде частиц песка, глины, илистых частиц, планктона, водорослей и других механических примесей, которые попадают в результате размыва дна и берегов реки, с дождевыми и талыми водами, со сточными водами и т.п.

Количество взвешенных веществ в воде выражается в миллиграммах на литр (мг/л). В зависимости от воды водоисточника и времени года количество взвешенных веществ в воде изменяется в очень широких пределах – от нескольких миллиграммов на литр (в озерах, водохранилищах, некоторых равнинных реках в зимний период) до сотен (в реках во время паводка) и тысяч миллиграмм на литр (в реках среднеазиатских государств). Согласно ГОСТ 2874-82 “Вода питьевая” количество взвешенных веществ в воде не должно превышать 1,5 мг/л.

Вода, подаваемая хозяйственно-питьевым водопроводом, должна иметь показатель рН в пределах 6-9. Для вод большинства природных источников значение рН не отклоняется от указанных пределов. Однако после обработки вод реагентами значение рН может существенно измениться. Для правильной оценки качества воды и выбора способа очистки необходимо знать значение рН воды источника в различные периоды года. При низких значениях рН сильно возрастает ее коррозирующее действие на сталь и бетон.

Жесткость воды обуславливается содержанием в ней солей кальция и магния, измеряется в миллиграммах-эквивалентах на 1 л. 1 мг-экв/л соответствует в 1 л воды 20,04 мг ионов кальция или 12,16 мг ионов магния. Жесткость хозяйственно-питьевой воды не должна превышать 7 мг-экв/л.

Жесткость речной воды переменна, достигая максимума в периоды паводков. Она обычно меньше жесткости воды подземных источников.

Активную реакцию воды, устанавливающую степень её щелочности или кислотности, определяют по величине рН концентрации водородных ионов. При рН 7,0 вода нейтральная, при низших значениях имеет место кислая реакция, при высших – щелочная. Приемлемым для хозяйственно-питьевой воды считается рН от 6 до 9.

Окисляемостью воды называется количество кислорода, требуемое для окисления органических веществ в ее 1 л. При отсутствии железа или гуминовых веществ вода не должна обладать высокой окисляемостью. В противном случае, вероятно ее загрязнение сточными водами.

Содержание железа допускается не более 0,3 мг/л. Иногда по согласованию с органами санитарно-эпидемиологической службы может быть допущено содержание железа до 1 мг/л.

 

Методика эксперимента

На основе штатных приборов, установленных в системе водоснабжения необходимо измерить: давление воды после насосной станции первого подъема; давление воды перед очистными сооружениями; расход воды, подаваемой в очистные сооружения; расход реагентов; установить расход электроэнергии на привод водяных насосов.

Требования охраны труда

 

1 К выполнению работы на предприятии допускаются студенты, прослушавшие инструктаж по технике безопасности на заводе и изучившие правила проведения работы.

2 Работа проводится только под контролем преподавателя и консультанта со стороны предприятия.

3 Студентам запрещается производить любые действия, не предусмотренные методикой выполнения работы.

4 Во время нахождения на заводе особое внимание следует обращать на движение железнодорожного и автомобильного транспорта, передвижение мостовых кранов и на другие производственные опасности.

 

Порядок выполнения работы

При проведении испытаний составляется протокол и записываются следующие показания в таблицу 3.1

 

Таблица 3.1

№ п./п	Измеряемая величина	Единица измерения	Обозначение	Показания
	Давление воды после насосной станции первого подъема	МПа	Р1
	Давление воды перед очистными сооружениями	МПа	Р2
	Расход воды, подаваемой на очистные сооружения	м3/с	σ в
	Расход воды после очистных сооружений	м3/с	σ во
	Расход реагентов	Кг/с	σ р
	Расход электроэнергии	кВт∙ч	Э

Обработка результатов испытаний

 

После окончания измерений необходимо выполнить следующее:

1. Определить производительность очистных сооружений по данным измерений.

2. Определить удельный расход реагентов на единицу обрабатываемой воды:

, кг/м³

3. Определить удельный расход электроэнергии на единицу обрабатываемой воды.

Содержание и оформление отчета о работе.

 

Отчет по работе представляется оформленным в тетради по лабораторным работам и должен содержать:

1 Краткий конспект описания схемы и оборудования системы водоснабжения.

2 Протокол испытаний в форме таблицы 1.

3 Результаты расчетов затрат реагентов и электроэнергии на очистку воды.

4 Выводы по работе

5 Список используемых источников.

 

Контрольные вопросы

1. Назначение станции очистки воды?

2. Назначение насосной станции первого подъема?

3. Что применяется в качестве коагулянта?

4. Назначение фильтров? Принцип действия и устройство фильтров?

5. Дайте предложения по энергосбережению в рассмотренной системе водоснабжения.

 

 

Литература

Абрамов Н.Н. Водоснабжение / Н.Н. Абрамов. М.: Стройиздат, 1982, 440 с.

Лабораторная работа №4