Введение к работе
Актуальность темы. Фильтровальные сооружения являются наиболее ответственной ступенью очистки воды, и от эффективности их работы зависит ее качество.
В процессе эксплуатации фильтровальных сооружений они периодически поочередно выводятся ка Промывку и ошанавливаклея на ремонт. При этом могут быть выделены 3 режима работы сооружений:
нормальный;
при промывке;
форсированный.
Поскольку подача исходной воды во всех 3-х режимах остается постоянной, при выводе нескольких сооружений из работы скорость движения воды в сооружениях, остающихся в режиме фильтрования, увеличивается, но она не должна превышать пределов, определенных нормами проектирования.
Расчеты фильтровальных сооружений показывают, что соблюдение скорости фильтрования, например, для скорых фильтров с мелкозернистой песчаной загрузкой в нормальном режиме равной 5 м/ч и в форсированном режиме, равной 6 мАї, наблюдается при числе фильтров не менее 12-ти. Превышение скорости фильтрования в форсированном режиме свыше нормативной вызывает ухудшение качества очищенной воды.
Для улучшения качества очистки воды в нормативный документ СанПиН 2.1.4.1074-01 по сравнению с ГОСТ 2874-82 дополнительно включен показатель окисляемости очищенной воды, а также повышены эпидемологичес-кие требования.
Исследования, приведенные НИИ КВОВ АКХ, показали, что для защиты от микроорганизмов необходимо более глубокое осветление воды, для чего усредненный показатель по мутности согласно материалов II Международного конгресса «Вода - экология и технология». - Москва, 1996 г. должен быть не более 0,5 мг/л и никогда не превышать 1,5 мг/л.
Важнейшим условием выполнения этих требований является соблюдение скорости фильтрования во всех 3-х режимах эксплуатации сооружений.
Превышение скорости фильтрования в 3-м режиме наблюдается при числе фильтровальных сооружений до 12 шт., однако, при производительности водоочистных сооружений до 60 тыс. м3/сут число сооружений, определенное по формуле Д. М. Минца и Р. Н. Зельдовича, получается значительно меньше, что не может гарантировать постоянное высокое качество очищенной воды. В этом случае превышение скорости фильтрования по сравнению с нормативной возможно не только в 3-м, но и во 2-м режиме, что более нежелательно, поскольку в этом режиме сооружения работают во все сезоны года, включая наиболее благоприятные.
Эль
БИБЛИОТЕКА I
Несмотря на более тяжелые условия работы фильтровальных сооружений в форсированном режиме, согласно нормативным документам на проектирование общая площадь сооружений определяется по скорое и»фвдщ>цЖМДЛіда<І?#тль'
СП«т»р«я>г
о» moZ»,
ном режиме.
Формула для определения числа фильтровальных сооружений, предложенная Д. М. Минцем и Р. Н. Зельдовичем в 50-х гг., на сегодняшний день устарела как по методике определения приведенных затрат, так и по соотношению затрат на строительно-монтажные работы, оборудование и электроэнергию.
Таким образом, имеющиеся в настоящее время рекомендации по проектированию филыривальныА сооружении Не гарантируют получения воды высокого качества во всех 3-х режимах эксплуатации. Кроме того, исследованы не все вопросы по определению оптимального числа фильтровальных сооружений с использованием метода экономической эффективности, не определены границы наилучшего использования фильтровальных залов с различными пролетами, не обоснована наиболее целесообразная компоновка сооружений в зале при их различном числе и расположении, поэтому дальнейшую разработку вопросов, связанных с оптимизацией сооружений, следует считать весьма актуальной.
Цели и задачи работы. Целью настоящей работы является определение оптимальных, т.е. наиболее экономичных решений фильтровальных сооружений.
В соответствии с поставленной целью сформулированы следующие основные задачи исследований:
~ определение влияния числа фильтровальных сооружений на изменение скорости фильтрования и пределов их изменения при различных режимах работы станции;
увязка числа фильтровальных сооружений и их площадей с нормативными скоростями фильтрования;
разработка основных компоновочных решений по наиболее экономичному размещению сооружений в фильтровальных залах;
определение стоимости единицы площади фильтровального зала в зависимости от его стандартного пролета;
увязка площади отдельного фильтровального сооружения с производительностью насоса для подачи промывной воды;
разработка вариантов по размещению насосов для подачи промывной воды в машинном зале насосной станции II подъема;
сравнение различных вариантов компоновки фильтровальных сооружений по приведенным затратам;
разработка математической модели для определения минимальных приведенных затрат и оптимального числа фильтровальных сооружений.
Научная новизна. Научную новизну работы составляют:
- исследование влияния числа фильтровальных сооружений на изменение
скорости фильтрования и определение минимального числа сооружений в зави
симости от нормированных скоростей;
- теоретические расчеты по определению капитальных вложений и эксплу
атационных расходов в зависимости от производительности для различных ком
поновочных решений фильтровальных сооружений, что позволило получить наи-
более экономичные решения и определить обобщенные коэффициенты;
определение зависимости минимальных приведенных затрат от числа и размеров фильтровальных сооружений;
разработка математической модели для определения минимальных приведенных затрат и оптимального числа фильтровальных сооружений;
определение области применения различных схем фильтровальных сооружении в зависимости от их производи!сльности и дипуиїимьіА скоростей фильтрования.
Практическая значимость. Результаты работ представлены:
методикой определения оптимального числа и размеров фильтровальных сооружений для различных стандартных пролетов фильтровальных залов;
формулами для определения оптимального числа фильтровальных сооружений в зависимости от производительности станции;
графиком для определения оптимального числа фильтровальных сооружений и пролета фильтровального зала в зависимости от их производительности;
рекомендациями о включении в строительные нормы и правила дополнительно к скоростям фильтрования при нормальном и форсированном режимах, также скорости в режиме промывки фильтровальных сооружений.
Реализация работы. Принятый в проекте блока водоподготовки на водоочистных сооружениях г. Рыбинска производительностью 20 тыс. м3/сут, разработанный институтом ЗАО Водопроект СПб в 2002 г., вариант с увеличением площади скорых фильтров с 20 м2 до 24 м2при сохранении их числа в 6 шт. более экономичен, чем увеличение их числа до 10 шт. при сохранении площади в 12 м2 каждого.
Способ определения оптимального числа фильтровальных сооружений и выбор пролета зала в зависимости от их производительности используется в учебном процессе ПГУПС при выполнении курсовых и дипломных проектов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались:
на академических чтениях Российской академии архитектуры и строительных наук на тему «Системы водоснабжения, водоотведения и охраны водных ресурсов в начале XXI века», проходивших в ПГУПСе 10 и 11 апреля 2001 г.;
на 60-ой научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, проходивших в СПГАСУ 11 и 12 февраля 2003 г.;
на 2-х академических чтениях Российской академии архитектуры и строительных наук на тему «Новые исследования в области водоснабжения, водоотведения, гидравлики и охраны водных ресурсов», проходивших в ПГУПСе 17 и 18 марта 2004 г.
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в работах, список которых приведен в конце автореферата.
