Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.1

Transkrypt

1 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.1 Spis treści: 1. Przedmiot opracowania 2. Podstawa i zakres opracowania 3. Opis rozwiązań projektowych 4. Dobór urządzeń Spis rysunków: Nr tytuł skala 1/T Plan sytuacyjny 1:250 Rzut i przekrój pionowy przez SUW 2/T (wariant I) Filtr ciśnieniowy stalowy z włazami 3/T zasypowymi 1:25 1:20

2 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.2 I. Opis techniczny do projektu technologicznego instalacji uzdatniania wody w Rząsce z ujęcia studziennego R-4 1. Przedmiot opracowania Przedmiotem opracowania jest projekt budowy Stacji Uzdatniania Wody w Rząsce z ujęcia studziennego R-4, które jest zlokalizowane na terenie wsi Rząska. Obecnie wieś Rząska jest zaopatrywana w wodę z wodociągu miejskiego miasta Krakowa przez jej zakup. PowyŜszą stację projektuje się w celu obniŝenia ceny uzysku wody. 2. Podstawa i zakres opracowania 2.1. Podstawa opracowania - umowa- zlecenie PUK Zabierzów nr. 6/ 2007 z dnia materiały wyjściowe Do opracowania projektu wykorzystano następujące materiały wyjściowe: - Ocena podatności wody podziemnej z ujęcia R-4 w Rząsce na odŝelazianie i odmanganianie badania dr inŝ. Przemysława Kułakowskiego, Politechnika Krakowska - wytyczne i normy projektowania - literatura techniczna 2.2. Zakres opracowania Opracowanie obejmuje: Dobór urządzeń do uzdatniania i dezynfekcji wody Zabudowa w/w instalacji w kontenerze ocieplonym instalacja elektryczna dla w/w instalacji Produkty Efektem realizacji projektu będzie Stacja Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce, dla potrzeb komunalnych w ilości 17 m 3 / h, dostosowana do potrzeb Przedsiębiorstwa Usług Komunalnych w Zabierzowie. Ciśnienie statyczne w ciągu dnia wynosi 2,5 atm.

3 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.3 Ze względu na jakość ujmowanej wody w projektowanej stacji przewidziano instalację do odŝelaziania wody składającą się z układu: - Instalacja nasycania wody powietrzem przez napowietrzanie ciśnieniowe w hydroforze, - Filtry ciśnieniowe 3 jednostki filtracyjne, - Odpowietrzanie wody przez separator powietrza z automatycznym odpowietrznikiem umieszczonym na rurociągu wody przefiltrowanej, - Dezynfekcja wody podchlorynem sodu. 3. Opis rozwiązań projektowych Wydajność SUW: Przepływ godzinowy : Q h = 17 m 3 /h = wydajności studni Przepływ dobowy : Q d = m 3 /d Przepływ sekundowy: Qh Q s = m 3 /s = 4,7dm 3 /s 3600 Ocenę jakości ujmowanej wody oparto na analizach dostarczonych przez Zleceniodawcę. Analiza jakości wody ujmowanej: wskaźnik norma wody Wymagany proces jednostka woda surowa jakości wody pitnej uzdatniania temperatura C - barwa g Pt/m 3-15 mętność NTU - 1 ph - 7,65 6,5-8,5 zasadowość g CaCO 3 /m Ŝelazo g Fe/m 3 3,06 0,2 odŝelazienie mangan g Mn/m 3 0,055 0,05 chlorki g Cl/m amoniak g NH 3 /m 3-0,5 utlenialność g O 2 /m 3-5,0 miano coli - <100 Profil. dezynfekcja Jak wynika z analizy woda wykazuje ponadnormatywną zawartość Ŝelaza, mangan praktycznie mieści się w normie, w związku z czym przewidziano: a) napowietrzanie wody,

4 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.4 b) filtrację jednostopniową na filtrach ciśnieniowych, c) dezynfekcję podchlorynem sodu. Ze względu na niskie przekroczenie zawartości manganu w wodzie surowej niepotrzebne jest stosowanie specjalistycznych złóŝ katalitycznych pokrytych tlenkami manganu. Filtry wypełnione są złoŝem kwarcowym przystosowanym do usuwania Ŝelaza. Jest to materiał pochodzenia naturalnego o duŝej twardości. Jego główny składnik stanowi dwutlenek krzemionki. Zaletą tego złoŝa jest duŝa wytrzymałość mechaniczna. OdŜelazianie polega na przeprowadzeniu związków Ŝelaza łatwo rozpuszczalnych w wodzie w związki trudno rozpuszczalne, które są zatrzymywane na złoŝu filtracyjnym. ZłoŜe kwarcowe umoŝliwia wytworzenie tlenków Ŝelaza na powierzchni ziaren absorbentu (wpracowanie złoŝa). Następuje wówczas sorpcja wodorotlenku Ŝelazawego i Ŝelazowego w górnych warstwach złoŝa. Ułatwiona staje się flokulacja cząstek wodorotlenku Ŝelazawego, ich sedymentacja i filtracja. ZłoŜa kwarcowe (przed podaniem na złoŝe surowa woda wymaga wcześniejszego napowietrzenia, dlatego zastosowanie znajdują jedynie w przypadku, gdy zamontowany jest hydrofor-napowietrzacz)- działanie ma charakter filtracji mechanicznej; regeneracja następuje poprzez płukanie strumieniem wstecznym. 3.1 Napowietrzanie wody w zbiorniku ciśnieniowym- hydroforze. Napowietrzanie wody w zbiorniku ciśnieniowym odbywa się za pomocą zamontowanego na rurociągu wlotowym ejektora zasysającego powietrze z przestrzeni poduszki powietrznej zbiornika. W ejektorze powietrze zostaje bardzo dokładnie wymieszane i rozpuszczone w wodzie przy ciśnieniu 3,5 4,0 bar. Rozpuszczenie w wodzie, ułatwia utlenienie Ŝelaza Fe 2+ do Fe Filtracja- odŝelazianie- odmanganianie Opis procesu odŝelaziania Istota odŝelaziania polega na utlenieniu jonów Fe (II) do Fe (III) przez napowietrzanie i usuwanie wytrąconych związków Fe(OH) 3 w procesie filtracji. W przypadku napowietrzania wody jony Fe(II) utleniane są tlenem rozpuszczonym w wodzie zgodnie z reakcją:

5 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.5 4Fe ( 2+ ) + O2 + 10H2O = 4Fe(OH)3 + 8H (+) a) niezbędna ilość tlenu potrzebna na utlenienie Ŝelaza zawartego w ujmowanej wodzie Jak wynika z powyŝszej reakcji teoretyczna ilość tlenu potrzebna na utlenienie jonów Fe 2+ do Fe 3+ wynosi 0,14 go 2 / 1g Fe Obliczenia: Ilość tlenu potrzebna na utlenienie Ŝelaza 1 mol O 2 ( 32 g ) zajmuje w warunkach normalnych 22, 4 dm 3 0,14 g zajmuje objętość równą 0,1dm 3 Zawartość Ŝelaza w ujmowanej wodzie wynosi 3,06 ( przyjeto 3, 0 g /m 3 ) Przepływ 17 m 3 / h W analizowanym przypadku wymagana ilość powietrza wynosi: 17 m 3 /h x 3, 0 x 0,0001 m 3 = 0,005 m 3 / h = 5,1 dm 3 /h Ilość powietrza na dobę 0,12 m 3 / d Dobór parametrów technologicznych pracy a) napowietrzanie Wymagana ilość powietrza potrzebna do utlenienia danej zawartości Ŝelaza wynosi 0,005 m 3 / h = 0,3 m 3 / min Projektuje się spręŝarkę o następującej charakterystyce: - wydajność 0,41 m 3 /min - ciśnienie 7,5 bar - moc silnika 3,0 kw b) filtracja Wymagana powierzchnia filtrów ze złoŝem kwarcowym dla analizowanej wody przy załoŝonej wydajności godz Qgodz =17 m 3 /h przy prędkości filtracji V filtracji = 7 12m/h F = Qgodz / V min filtracji = 17 m 3 /h / 12 m/h = 1,42 m 2 Przyjęto trzy jednostki /filtry ciśnieniowe/ stalowe o średnicy 0,8 [m] o powierzchni jednostkowej F 1 = 0,5 m 2 Stąd powierzchnia trzech filtrów 0,5 m 2 x 3= 1.5 m 2 > 1,42 m 2

6 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.6 Nominalna prędkość filtracji V f = 17 [m 3 /h] / 1,5 [m 2 ]= 11,3[ m/h ]< 12 [m/h] Płukanie filtrów odbywa się za pomocą drenaŝy rurowych przy uŝyciu wody ze studni. Płukanie powoduje 40% ekspansje wypełnienia. Intensywność płukania m 3 /m 2 h. Płukanie złoŝa rozpoczyna się przy wysokości strat 0,5 m. Uwaga: płukanie powoduje praktycznie skierowanie całej wydajności ujęcia (pompy) na filtr płukany, więc moŝe się odbywać tylko w porze nocnej ( ) Wymagana wydajność płukania jednego filtra : minimalna Q płukania = 20 m/h * 0,635m 2 = 12,7 m 3 /h maksymalna Q płukania = 35 m/h * 0,635 m 2 = 22,2 m 3 /h Z uwagi na wydajność studni przyjęto Q pł = 17 m 3 /h Czas płukania filtra zakłada się około 10 min. Ilość wody potrzebna na płukanie jednego filtra (przy maksymalnej wydajności płukania) V pł = 17,0 m 3 /h x 0,16 h = 2,7 m 3 Przyjęto płukanie filtrów pojedyncze przy braku poboru wody z pozostałych dwóch filtrów (rozbiór wody minimalny w nocy). Wydajność trzech filtrów przy prędk. max F max = 12 m/h /max prędkość filtracji dopuszczalna z uwagi na usuwanie manganu/. Q max = 12 x 1,5 =18m 3 /h > 17m 3 /h /zasoby expl. studni/ Przyjęto 17 m 3 /h 3. Dezynfekcja Po przeanalizowaniu sytuacji korzystnym sposobem dezynfekcji jest: -dezynfekcja podchlorynem sodu. Podchloryn będzie dawkowany do wody za pomocą pompy membranowej dawkującej. Dawkowanie będzie odbywać się proporcjonalnie do przepływu. Wymagane efekty chlorowania : ilość chloru pobrana do analizy w najbliŝszym w stosunku do SUW punkcie poboru powinna się zawierać pomiędzy 0,3 do 0,5 mg Cl/ l, ilość chloru na najdalszych punktach poboru w celu zapewnienia dezynfekcji sieci wodociągowej winna wynosić min 0,1 mg Cl/l. Dawkę wtłaczanego podchlorynu ustala się kontrolując ilość chloru za pomocą zestawu polowego do ustalania zawartości.

7 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.7 4. Dobór i opis rozwiązań 4.1 Zamontowana pompa głębinowa istniejąca ( w studni głębinowej) Jest to pompa firmy Hydro Vacuum typ GBA o wydajności Q= 17 m 3 /h i H= 65 mh 2 O (opis i charakterystyka pompy w załączniku). Przyjęto sterowanie pompy wyłącznikiem ciśnieniowym w hydroforze. Ze względu na wystarczające ciśnienie w sieci (2,5 atm) zbędne jest zastosowanie hydroforu na wyjściu. Ciśnienie statyczne jest wystarczające do rozprowadzenia wody w sieci. 4.2 Hydrofor instalacja do napowietrzania Przyjęto napowietrzanie wody z zastosowaniem saturacji ciśnieniowej ejektorem strumieniowym do hydroforu, uwolnienie powietrza w separatorze i wyrzut przez odpowietrznik. Przyjęto: a/ ejektor do saturacji ciśnieniowej, dla parametrów: Przepływ wody do 17 m 3 /h Ilość zasysanego powietrza min 0,005 m 3 /h Zasysanie powietrza z przestrzeni powietrznej hydroforu ZałoŜona strata ciśnienia na ejektorze 1,0 bar b/ zbiornik hydroforowy o pojemności 2,0m 3 i średnicy Dn=1200 [mm] i wysokości H= 2450mm, stalowy. 4. Filtry ciśnieniowe Ze względu na wydajność ujęcia i zawartość w ujmowanej wodzie związków Ŝelaza w celu optymalnego zrealizowania procesu filtracji przyjęto trzy filtry ciśnieniowe stalowe Wymiary urządzenia: d- średnica = 0,8[m] c- wysokość całkowita =2,29 [m] Przekrój przez warstwy filtra wysokość zbiornika filtra 235 cm warstwa podtrzymująca Ŝwirowa 15 cm warstwa złoŝa kwarcowego 90cm warstwa antracytu 30 cm wylot górny ze zbiornika zabezpieczony sitem szczelinowym

8 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.8 Charakterystyka przy napełnieniu złoŝem filtracyjnym kwarcowym jm 1 filtr 2 filtry 3 filtry Wydajność nominalna (10 m 3 /h) [m 3 /h] 5, Wydajność max (12 m 3 /h) [m 3 /h] 6,0 12,0 18,0 Ilość złoŝa [dm 3 ] Przepływ przy płukaniu( 35 m/h) [m 3 /h] 22,8 - - Ciśnienie pracy [bar] 6 Temp. pracy [ 0 C] 1 38 Przyłącze hydrauliczne [cal] 2 Powierzchnia filtracji [m 2 ] 0,5 1,0 1,5 Przyjęto filtry ciśnieniowe stalowe ze stali niskowęglowej. Orurowanie przyjęto z rur PCV ciśnieniowych klejonych. Jest to konstrukcja prosta i niezawodna w eksploatacji. Na miejscu montaŝu filtry wymagają zasypania złoŝa filtracyjnego i wykonania orurowania. Uwaga: Projektuje się filtry z włazami zasypowymi z góry i z boku. W celu zapewnienia prawidłowego równego rozdziału wody na filtry projektuje się wodomierze impulsowe na rurociągach wody przefiltrowanej po kaŝdym z filtrów z podłączeniem impulsowym do sterownika logicznego SL. KaŜdy filtr wyposaŝony jest w automatyczny system realizacji cyklu płukania składający się z pięciu elektrozaworów i sterownika. Pracę zestawu trzech filtrów nadzoruje sterownik zarządzający kolejnością płukania i otwieraniem elektrozaworów wody płucznej. 4.4 Dezynfekcja Ze względów sanitarnych przyjęto zainstalowanie dawkowników podchlorynu sodu do instalacji czystej wody na potrzeby dezynfekcji sieci wodociągowej. Zastosowano dawkowniki sterowane impulsami z wodomierza impulsowego wody czystej po filtrach przetworzonymi przez sterownik logiczny. Wydajność kaŝdego z dawkowników max 12 [l/h]. Ciśnienie do 6 bar (0,6 Mpa) w dawkowniku.

9 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str Instalacja elektryczna Projekt elektryczny opracowanie branŝowe obejmuje: -zasilanie ujęcia wody pompy głębinowej ze SUW -kable sterownicze pomiędzy ujęciem a SUW -zasilanie SUW z sieci wewnętrznej do rozdzielni głównej SUW -zasilanie urządzeń SUW -okablowanie urządzeń sterowanych ze Sterownika Logicznego -okablowanie urządzeń przekazujących sygnały do Sterownika Logicznego oświetlenie SUW i wejścia. 5. Wytyczne do realizacji 5.1. Ogólne Stację Uzdatniania Wody zaprojektowano w kontenerze ocieplonym o wymiarach 280x 635 i wysokości 300 [cm]. SUW projektuje się włączyć w istniejącą strukturę: -istniejące ujecie studzienne wody (R-4) w Rząsce -przesył wody czystej do istniejącej sieci wodociągowej z zbiornikiem wieŝowym -zrzut wód popłucznych do istniejącej sieci kanalizacyjnej przyległej do kontenera SUW. 5.2 Technologia Ujęcie wody - pompa głębinowa Hydro Vacuum typ GBA zamontowana w studni głębinowej. Pompa sterowana jest wyłącznikiem ciśnieniowym zamontowanym w hydroforze oraz na dyspozycję płukania filtrów- czas załączenia i długość między płukaniami określona w nastawach sterownika logicznego filtrów MontaŜ SUW przyjęto na miejscu posadowienia. MontaŜ urządzeń przyjęto w ciągu technologicznym od dostawy wody z ujęcia do hydroforu poprzez ciąg filtrów i dezynfekcji wzdłuŝ ścian kontenera. Urządzenia mocowane do podłogi lub ścian kontenera. MontaŜ urządzeń: - uzupełnianie poduszki powietrza spręŝonego w hydroforze ze spręŝarki -elektrozawór sterowany z SL otwiera dopływ powietrza ze zbiornika spręŝarki /ciśn.4,5-6,0 bar/ do hydroforu przy podniesieniu poziomu zwierciadła,

10 Projekt Technologiczny Stacji Uzdatniania Wody z ujęcia studziennego R-4 w Rząsce str.10 - wodomierz impulsowy wody surowej na rurociągu wody surowej zamontować wodomierz impulsowy φ 80 mm o częstości impulsów co /100 l wody lub (1000 l wody) przewód impulsowy podłączyć do SL - hydrofor ejektor do napowietrzania - zaprojektowany hydrofor pojemności 2,0 m 3 naleŝy zamontować na podłodze kontenera, uzgodnić z dostawcą kontenera posadowienie nóg względem konstrukcji, - przyjęto wykonanie orurowania z rur PVC lub PE klejonych lub zgrzewanych do hydroforu doprowadzić spręŝone powietrze ze spręŝarki o wydajności 0,41 m 3 /min i ciśnieniu 7,5 bar, - hydrofor wyposaŝyć w elektrozawór do upustu nadmiaru powietrza, wylot naleŝy skierować w kierunku nie zagraŝającym Ŝadnym urządzeniom w szczególności elektrycznym /w powietrzu znajdują się zawsze resztki wody/. filtry ciśnieniowe nr.1, nr.2 i nr.3 -zbiorniki filtrów wykonane z stali niskowęglowej ustawić na podłodze kontenera na podkładkach gumowych gr. 2mm, zbiorniki po zasypaniu złoŝem i zalaniu wodą stoją samodzielnie i nie ma potrzeby ich mocowania w kontenerze stacjonarnym, -filtry zasypać złoŝem wg zaleceń dostawcy złoŝa, zasypu dokonuje się warstwami co 0,25 m do filtra napełnionego wodą. KaŜdą warstwę naleŝy przepłukać po zasypaniu na sterowaniu ręcznym, - wykonać kolektor wody płucznej od filtrów podłączony do kanalizacji sanitarnej przy kontenerze. separator powietrza z odpowietrznikiem Separator zamontować na rurociągu wody przefiltrowanej. Separator naleŝy zamontować na konstrukcji wsporczej na ścianie kontenera. mgr inŝ. Stanisław Zawadzki