koncepcja modernizacji stacji uzdatniania wody

koncepcja modernizacji stacji uzdatniania wody

1
1. Przedmiot i zakres opracowania
Przedmiotem niniejszego opracowania jest „koncepcja modernizacji stacji uzdatniania
wody „Granica” w Świnoujściu”
Zakres opracowania koncepcji obejmuje:
- badania uzdatniania wody wykonane w skali modelowej
- część technologiczną przedstawioną w trzech wariantach,
- akpia
- koszty inwestycyjne i eksploatacyjne
2. Podstawy opracowania
1. Inwentaryzacja budowlana budynków ujęcia wody „Granica” w Świnoujściu,
opracowana przez Biuro Projektów ABC w Świnoujściu w 2003r.
2. Plany sytuacyjno wysokościowe terenu stacji wodociągowej oraz ujęć wody.
3. Przyczyny problemów z uzdatnianiem wody podziemnej na SUW „Granica” –
opracowanie Mikrosil Polska Sp. z o.o. we Wrześni z 09-2006r.
4. Artykuł „Stacja uzdatniania wody Granica” w Świnoujściu – charakterystyka obiektu,
występujące problemy, kierunki modernizacji”, opracowany przez Łukasza Webera i
Piotra Deresińskiego.
5. Dane techniczne dotyczące istniejących ujęć oraz urządzeń technologicznych na
terenie SUW.
6. Badania w skali modelowej nad uzdatnianiem wody dla SUW „Granica”,
przeprowadzone w lutym 2012r przez TECH-WOD Poznań, na zlecenie
PPW”WOGA” Poznań
3. Stan istniejący
Stacja wodociągowa „Granica” została wybudowana przez Niemców i oddana do użytku
w 1910r.
Przekazanie obiektu władzom polskim nastąpiło w 1951r.
Ujęcie wody składa się z 10 studni czwartorzędowych, z których 5 ze względu na jakość
ujmowanej wody jest eksploatowanych jako studnie podstawowe, a pozostałych 5 jako
awaryjne. Uzdatnianie wody odbywa się poprzez:
- ciśnieniowe napowietrzanie wody,
- filtrację pospieszną.
2
Napowietrzanie wody odbywa się na dwóch aeratorach o średnicy 1,4 m i pojemności 2 x
1,8 m³ Powietrze do napowietrzania dostarczane jest ze sprężarki CF 75 D 6
o mocy 37 kW i gromadzone jest w zbiorniku powietrza o średnicy 1,4 m.
Filtracja wody odbywa się na czterech filtrach piętrowych o średnicy 2,2 m każdy.
System rurociągów został tak zaprojektowany, że istnieje możliwość wykorzystania
filtrów dwupółkowych w filtracji jednostopniowej, lub dwustopniowej.
Właściwa warstwa filtracyjna złoża chalcedonitowego posiada uziarnienie 0,8 – 2,0 mm, a
jej wysokość wynosi 0,6 m (półka dolna) i 0,7 m (półka górna). Filtry płukane są przy
jednoczesnym użyciu wody i powietrza. Ten sposób płukania powoduje wyrzucanie złoża
filtracyjnego do popłuczyn i warstwa filtracyjna maleje i w niektórych filtrach wynosi
zaledwie 0,5 – 0,6 m.
Schemat technologiczny stacji wodociągowej przedstawia się następująco:
Woda surowa ujmowana pompami głębinowymi tłoczona jest do aeratorów i na filtry, a z
filtrów do zbiornika wody czystej o pojemności 100 m³. Ze zbiornika woda jest pobierana
zestawem pomp IIº i tłoczona do zbiorników sieciowych odległych o ~1,5 km od SUW.
Zbiorniki posiadają pojemność 2 x 1800 m³. Ze zbiorników woda spływa grawitacyjnie do
sieci miejskiej.
Płukanie filtrów odbywa się wodą i powietrzem. Woda do płukania jest pobierana ze
zbiornika wody czystej pompą głębinową GC5.04 o wydajności 60 m³/h i mocy
N = 15 kW.
Powietrze do płukania jest pobierane ze zbiornika sprężonego powietrza. Płukanie
powietrzem trwa początkowo 1 – 2 minut, po czym włącza się pompę głębinową i
odbywa się płukanie emulsją woda-powietrze przez ~20 min.
Woda z płukania filtrów jest odprowadzana do studni zbiorczej o średnicy 1,6 m, i
pojemności 6 m³,skąd jest przepompowywana do oczyszczalni ścieków. Obecnie
zainstalowana do popłuczyn jest pompa typu ABS AFP 0834.2-M 110/2 o wydajności Q
= 33 m³/h, H = 40 m i N = 13,3 kW.
Roczna produkcja wody ujęcia „Granica” w roku 20112 wynosiła 872.168 m³, co stanowi
~2.400 m³/dobę (100m³/h).
Produkcja wody w ciągu roku jest bardzo zróżnicowana, ze względu na wypoczynkowy
charakter miasta. W maksymalnych dobach letnich ze stacji podaje się do miasta 170 –
220 m³/h.
3
4. Jakość wody i technologia uzdatniania
Jakość wody w poszczególnych studniach jest bardzo zróżnicowana. Najkorzystniejszą
jakość posiadają studnie:SD1,SD2,SD3,D3 i D4, a najgorszą studnie D5,C3,C8,C10 i C12
Parametry wody w grupie studni o gorszej jakości wody przedstawiają się następująco:
- żelazo 5 – 10 mg/dm³,
- mangan 0,8 – 2,3 mg/dm³,
- amoniak 1,3-2,4 mg/dm³,
- utlenialność 8-13 mg O2/dm³
- węgiel organiczny 4,6 mg/dm³
Jakość mieszanej wody jest uzależniona od wyboru podłączonych studni oraz od ich
wydajności. Podczas badań badań technologicznych przeprowadzonych w 2012r.
otrzymano następujące wskaźniki jakości wody - patrz tabela 1
W badanym ujęciu stwierdzono duże stężenie tlenu w wodzie surowej dopływającej do
SUW. Wynosi ono 3-4 mg O2/dm³. Obecność tlenu w wodzie surowej powoduje
wytrącanie żelaza w rurociągach tłoczących wodę ze studni na stację. Osady żelaza nie
zatrzymywane przez obecny układ aeracji są wprowadzane na filtry powodując ich
kolmatację.
Z dotychczasowej eksploatacji oraz badań technologicznych przeprowadzonych w 2012r.
i wcześniejszych w 2006r. (Mikrosil Polska sp.z o.o.) wynika, że obecne uzdatnianie
wody realizowane przez napowietrzanie wody w układzie ciśnieniowym z bardzo krótkim
czasem reakcji oraz filtracją przez złoże kwarcowe wpracowane oraz chalcedonitowe, nie
zapewnia uzyskania odpowiedniego efektu, nawet przy ograniczonej prędkości filtracji.
Konstrukcja istniejących filtrów piętrowych nie pozwala na zastosowanie odpowiedniej
wysokości złóż filtracyjnych. Brak jest jakichkolwiek urządzeń pozwalających na
równomierne obciążenie poszczególnych filtrów. Nieodpowiednie jest też płukanie
filtrów.
Wydajność istniejącej pompy płucznej – 60 m³/h pozwala osiągnąć intensywność płukania
zaledwie 4,4 l/s m², co nie wywołuje żadnej ekspansji złoża filtracyjnego. Dla uzyskania
efektu wypłukania filtrów stosuje się emulsję wodno-powietrzną. Niestety ten sposób
płukania ma tę wadę, że systematycznie jest wypłukiwane złoże filtracyjne i
odprowadzane do popłuczyn. Na filtrach i aeratorach brak jest sprawne działających
odpowietrzników.
4
Dla ustalenia optymalnej technologii przeprowadzono w lutym 2012 badania modelowe
nad uzdatnianiem wody.
4.1. Badania dla ustalenia optymalnej technologii uzdatniania wody
Jako pierwszy przebadano proces napowietrzania wody. Obecnie napowietrzanie odbywa
się systemem ciśnieniowym na dwóch aeratorach o łącznej pojemności 36 m³.Czas
kontaktu wody z powietrzem wynosi 1 – 2,7 min w zależności od przepływającej wody,
a efekt natlenienia kształtuje się na poziomie 4-5 mg O2/dm³. Ilość utlenionego żelaza z
dwu do trójwartościowego wynosi 10-15%, podczas gdy powinna wynosić 50 – 60%.
Dla ustalenia najkorzystniejszego sposobu napowietrzania wody przebadano dwa
warianty napowietrzania:
- napowietrzanie ciśnieniowe,
- napowietrzanie otwarte.
Zdecydowanie korzystniejszym jest napowietrzanie otwarte. Obrazuje to poniższa tabela:
Parametry
Czas przetrzymywania
w min.
2
5
10
20
30
40
Tlen rozpuszczony mg O2/dm³
4,2
4,0
4,o
3,8
3,8
3,6
% utlenienia Fe
14,2
17,8
25,0
39,2
45,0
50
Tlen rozpuszczony mg O2/dm³
7,0
6,8
6,7
6,6
6,5
6,4
% utlenienia Fe
21,0
30,0
35,7
50,0
57,1
64,2
1. Napowietrzanie ciśnieniowe
2.Napowietrzanie otwarte
Napowietrzanie otwarte zapewnia: natlenienie wody do ~7 mgO2/dm³, utlenienie żelaza w
czasie 30 min. przetrzymania w ilości ~60% oraz dobre odgazowanie w zakresie
siarkowodoru i wolnego CO2.
Przy napowietrzaniu otwartym ,zbiornik reakcji będzie pełnił również funkcję osadnika.
Jest to szczególnie ważne w momencie włączania studni po długim postoju, gdyż
dopływająca do stacji woda surowa jest częściowo natleniona, co powoduje wytrącanie
żelaza. W zbiorniku reakcji należy zapewnić dodatkowa pojemność na osad oraz przewidzieć
możliwość okresowego spustu osadów i przepłukania dna zbiornika.
5
Proces filtracji został przebadany dla dwóch wariantów napowietrzania oraz dla trzech
rodzajów złóż filtracyjnych. W początkowej fazie badań zastosowano następujące warstwy
filtracyjne:
Złoże F – 1
- braunsztyn 0,5 – 2 mm, h = 40 cm
- piasek kwarcowy 0,8 – 1,4 mm, h = 100 cm.
Złoże F -2
- chalcedonit 1,0 – 2,0 mm, h = 70 cm,
- piasek kwarcowy 0,8 – 1,4 mm, h = 70cm.
Warstwa podkładowa dla obu rodzajów złóż wynosiła 25 cm.
Wodę po napowietrzaniu ciśnieniowym kierowano na na złoże F -1, a po napowietrzeniu
otwartym na złoże F – 2. Proces filtracji prowadzono dla obu złóż z tymi samymi
prędkościami: 5 i 8 m/h.
Dla napowietrzania ciśnieniowego prędkość filtracji 5 m/h była prędkością graniczną, a w
przypadku gdy do stacji dopływała woda z całego ujęcia(wysokie stężenie żelaza i manganu)
nawet przy tej prędkości następowało przekroczenie dopuszczalnego stężenia żelaza i
manganu. Dla napowietrzania otwartego przy czasie przetrzymania 20 – 30 min
.wystarczającą była prędkość 8 m/h. Szczegółowe wyniki filtracji dla opisanych wyżej złóż
F 1 i F 2 przedstawiono w tabeli 5 „badań modelowych nad uzdatnianiem wody”.
W dalszych badaniach dla usprawnienia procesu filtracji dla złoża nr2 zdjęto górną warstwę
piasku (~30 cm) i zastąpiono ją warstwą antracytu o granulacji 1 – 3 mm. Powstało w ten
sposób złoże F3.
Złoże F3:
- braunsztyn 0,5 – 2,0 mm, h = 30 cm,
- piasek kwarcowy 0,8 – 1,4 mm, h = 80 cm,
- antracyt 1 – 3 mm, h = 30 cm.
To złoże okazało się najkorzystniejsze. W badaniach ustalono również parametry płukania
filtrów.. Przedstawiono je w poniższej tabeli:
6
Parametry płukania
Złoże F1
Złoże F2
Złóże F3
i = l/sm²
16
15
12
t=min.
8
10
8
E = cm
32
33
32
i= l/sm²
20
20
20
T = min
3
3
3
Płukanie wodą:
Płukanie
powietrzem:
E =- ekspansja złoża
7
Tabela nr1
Podstawowe wskaźniki badań jakości wody surowej w okresie:
Data
17-01
18-01
19-01
19-01
19-01
20-01
20-01
SD-2
SD-1
Całe
Całe
SD-2,SD-
C-8,D-3
SD-1,C-8
ujęcie*
ujęcie**
3,C-3,C8
D-4,SD1
D-3
2012r.
Pracują
studnie nr:
Wydajność
90-90
95-100
185-190
190-200
110-115
110-115
95-98
Zapach
z1R-SH2S
z1R-SH2S
z3R-SH2S
z2R-SH2S
z1R-SH2S
z1R-SH2S
z1R-SH2S
Mętność
1,2
0,8
21
8,6
3
2,5
1,6
12
10
28
17
12
17
15
Odczyn pH
7,35
7,4
7,3
7,35
7,40
7,4
7,35
Zasadowość
4,4
4,9
4,7
4,4
4,6
4,1
4,2
6,8
7,0
6,72
6,6
6,8
6,2
6,3
340
350
336
330
340
310
315
0,9
1,7
6,2
3,8
1,6
1,9
2,0
0,28
0,36
0,52
0,45
0,30
0,37
0,28
0,30
0,35
0,40
0,35
0,28
0,32
0,30
17,6
22
28,4
22
17,6
14,4
17,6
586
592
615
608
602
604
594
ujęcia
M³/h
NTU
Barwa
mgPt/dm³
mval/dm³
Twardość
og.
mval/dm³
Twardość
og.
CaCO3/dm³
Żelazo og.
mg Fe/dm³
Mangan mg
Mn/dm³
Amoniak mg
NH4//dm³
CO2wolny
mg/dm³
Przewodność
µS/cm
*- w pierwszej godzinie po włączeniu wszystkich studni
** - w trzeciej godzinie po włączeniu wszystkich studni
8
5. Ujęcie wody
Ujęcie wody dla stacji uzdatniania „Granica” w Świnoujściu stanowi w chwili obecnej 10
studni ujmujących wodę z utworów czwartorzędowych. Ujęcie zlokalizowane jest w
terenie bagienno leśnym. Wydajność poszczególnych studni jest bardzo zróżnicowana i
wynosi od 20 – 60 m³/h.
Maksymalna wydajność ujęcia wynosi 230 m³/h. Ze względu na specyficzny charakter
miasta, ujęcie i stacja uzdatniania eksploatowane są z wydajnością od 60 do 220 m³/h w
zależności od pory roku.. Z dostępnych badań wynika, że najkorzystniejszą jakość
stanowi grupa studni SD oraz studnie D3 i D4. Studnia D5 oraz studnie grupy C
charakteryzują się najgorszą jakością. Stężenie żelaza w tych studniach kształtuje się na
poziomie 5 – 10 mg/dm³,manganu 0,8 – 2,3 mg/dm³, amoniaku 1,3 – 2,4 mg/dm³,a
wskaźnik utlenialności 8 – 13 mg O2/dm³. Jakość wody mieszanej podczas pracy
określonej grupy studni oraz jakość wody ze wszystkich pracujących studni w okresie
badań przedstawiona jest w tabeli nr 1.
Studnie pracują z różną wydajnością w zależności od wariantu podłączeń poszczególnych
studni.
Wydajności studni oraz odpowiadające im głębokości dynamicznego zwierciadła wody
przedstawiono w tabeli 2.
Wykaz pomp głębinowych zainstalowanych obecnie w studniach podano w tabeli 3.
Pompy te będą wymienione, gdyż zmienia się układ technologiczny stacji. Obecnie
pompy głębinowe podają wodę surową na aeratory ciśnieniowe, a następnie na filtry i
dalej do zbiornika wody czystej. W przewidywanej modernizacji woda surowa ze studni
będzie podawana do komory reakcji, gdzie będzie poddawana napowietrzaniu, a
następnie będzie pobierana pompami IIº i przesyłana do zbiornika. Wysokość
podnoszenia pomp głębinowych będzie więc znacznie niższa, niższe też będzie
zapotrzebowanie energetyczne.
Dla doboru nowych pomp przeprowadzono obliczenia hydrauliczne całego układu, a ich
wyniki przedstawiono w tabeli 4.
Z obliczeń rurociągów wody surowej wynika, że:
1. Rury pionowe w czterech studniach: SD1,SD2,SD3, i C3 posiadają za małe średnice.
Powinny być wymienione z Φ80 na Φ100 mm. Proponuje się zastosowanie rur ze stali
nierdzewnej łączonych szybkozłączami ECOCONECT.
9
2. Rury główne doprowadzające wodę do SUW posiadają w większości zbyt duże
średnice, co powoduje małe prędkości przepływu i w rezultacie przyczynia się do
wytrącania osadów w rurociągach. Ponieważ wymiana tych rurociągów jest mało
realna(trudny bagienno leśny teren i duże długości rurociągów), zastosowano przed
wprowadzeniem wody surowej do stacji uzdatniania, zbiornik reakcji, który poza
napowietrzaniem wody będzie pełnił również funkcję osadnika, z którego będzie możliwy
okresowy spust osadów.
We wszystkich studniach za`instalowane będą przepływomierze z przekazem wskazań do
CD oraz pomiary lustra wody i zliczanie czasu pracy pomp
Tabela 2
Zestawienie aktualnych parametrów hydrogeologicznych studni dla ujęcia GRANICA
Studnie
Głębokość
Statycznego
lustra wody
m
Eksploatacyjna
wydajność studni
Q
m³/h
Maksymalna
wydajność studni
Głębokość
dynamicznego
zwierciadła
wody
m
Q
m³/h
24,9
40
Aktualna wydajność
studni w marcu2012
Głębokość
dynamicznego
zwierciadła
wody
m
Q
m³/h
Głębokość
dynamicznego
zwierciadła
wody
24,9
40
24,9
m
SD 1
12,3
40
SD 2
9,3
40
60
28
14,8
SD 3
23,9
30
39
15
28,3
A 4*
9,0
-
20
20
21,5
C3
3,93
50
50
42
9,50
C8
6,0
30
50
23
7,90
C 10*
3,90
-
25
25
10,0
C 12
3,80
-
22
20
15,2
D3
18,35
20
23
20
22,8
D4
22,70
20
24
20
30,0
D 5*
12,0
-
20
20
18,0
230
* Studnie eksploatowane awaryjnie
10,0
18,0
10
Tabela 3
Zestawienie aktualnych parametrów pomp głębinowych SUW”Granica”
Styczeń 2012-05-11
Studnie
Typ
Moc
Aktualna
Głębokość
Głębokość
Średnica
Rzędna
pompy
kW
wydajność
statyczna
zawieszenia
rury
obudowy
m³/h
lustra
pompy
tłocznej
w
w studni
mnpm**
wody
m
m
mm
SD1
Gc3.03
9
40
12,30
30,05
150
9,91
SD2
GC3.05
13
60
9,30
25
100
7,10
SD3
GC5.03
13
39
23,90
38
150
21,06
A4*
20
9,0
6,11
C3
GC3.04
13
50
3,93
15
100
2,96
C8
GC3.04
13
50
6,0
19
100
3,52
C10*
GC3.02
9
25
3,90
18
100
3,20
C12
GC5.03
13
22
3,80
15
100
2,93
D3
GC3.04
13
23
18,35
28
150
14,47
D4
GC5.03
13
24
22,70
34
150
18,76
20
12,0
D5*
*- studnie eksploatowane awaryjnie
** - rzędna obudowy to rzędna punktu pomiarowego na obudowie
11,25
11
12
Tabela 4
Dobór pomp głębinowych
Studnie
Rzędna
Rzędna
dynamicznego
max.zwierc.
zwierciadła
wody w
wody w stuni
komorze
Straty na
Wymagana
Wymagana
Różnica
rurociągach
wysokość
wydajność
geometryczna
wody
podnoszenia
studni
surowej
pomp
H str.
Hp
Hg
reakcji
m
m
m
Dobrane pompy
Typ
Pompy
Q
m³/h
N
Q
H
kW
m³/h
m
mnpm
mnpm
SD1
-15,0
7,5
22.5
0,8
23,3
40
GC3.02
5,5
46
25
SD2
-13,9
7,5
21,4
1,5
22,9
40-60
GCA5.B2
5,5
54
23
SD3
-15,0
7,5
22,5`
3,8
26,3
30-39
GC3.02
5,5
40
30
C3
-8,0
7,5
15,5
3,4
18,9
50
GCA5.B2
5,5
50
26
C8
-7,5
7,5
15,0
3,4
18,4
30-50
GC5.B2
5,5
50
19
C10
-6,8
7,5
14,3
2,7
17,0
25
GCO.B2
3,0
25
18
C12
-13,5
7,5
21,0
3,0
24,0
22
GCO.B2
3,0
21
25
D3
-9,0
7,5
16,5
3,1
19,6
20-23
GCO.B2
3,0
24
20
D4
-13,2
7,5
20,7
3,2
23,9
20-24
GCO.A2
4,0
24
26
13
6. Koncepcja modernizacji stacji wodociągowej
Obecny system uzdatniania wody na SUW „Granica” jest nieskuteczny. Okresowo
przekraczana jest zawartość żelaza i manganu. Szczególnie trudna jest sytuacja w okresie
letnim, kiedy dla uzyskania pełnej wydajności stacji, trzeba włączyć wszystkie studnie.
Konieczna jest zmiana sposobu uzdatniania wody.
Jak wynika z badań pilotowych nad uzdatnianiem wody, niezbędne są następujące
działania:
1. zmiana systemu napowietrzania wody z ciśnieniowego na otwarty,
2. zapewnienie dłuższego czasu kontaktu wody z powietrzem,
3. zainstalowanie nowych filtrów wraz z automatyką,
4. zmiana sposobu płukania filtrów,
5. zmiana systemu pompowania wody z dwustopniowego na trzystopniowy,
6. zapewnienie stałej i awaryjnej dezynfekcji wody.
Schemat technologiczny zmodernizowanej stacji wodociągowej będzie przedstawiał się
następująco:
Woda surowa z ujęć będzie tłoczona przy pomocy nowych pomp głębinowych do
projektowanej komory reakcji, w której nastąpi napowietrzenie przy pomocy AQUA
-JET-u, a następnie będzie tłoczona pompami IIº na filtry i dalej do istniejącego zbiornika
wody czystej(100m³). Ze zbiornika, woda będzie pobierana nowym zestawem pompIIIº i
tłoczona do istniejących zbiorników na wzgórzu Kalberg (2 x 1800 m³), skąd
grawitacyjnie będzie spływała do sieci miejskiej.
Dezynfekcja wody będzie wykonywana lampami UV, a dezynfekcja awaryjna przy
pomocy dwutlenku chloru.
Filtry będą płukane wodą i powietrzem. Płukanie wodą będzie odbywało się nowymi
pompami płucznymi pobierającymi wodę ze zbiornika wody czystej. Płukanie powietrzem
przy pomocy nowo zainstalowanych dmuchaw.
Wody popłuczne będą skierowane do zbiornika wyrównawczego popłuczyn, skąd będą
kierowane do studni zbiorczej, a z niej przepompowywane do oczyszczalni ścieków.
Bliższe uzasadnienie dotyczące wyboru opisanej powyżej technologii zawarto w
następnych rozdziałach.
14
7. Wydajność zmodernizowanej stacji wodociągowej
7.1. Wydajność urządzeń Iº (ujęcie, stacja uzdatniania wody)
Q = 230 m³/h
7.2. Wydajność pomp IIIº
Q = 230 m³/h
7.3. Wydajność dobowa
Q max.d. = 230 m³/h x 23h = 5.300 m³/dobę
8. Napowietrzanie wody i komora reakcji
Badania modelowe uzdatniania wody wykonano dla dwóch wariantów napowietrzania.
Poniżej przedstawiono obliczenia urządzeń technologicznych dla obu wariantów.
8.1. Wariant I napowietrzania ciśnieniowe.
Przyjęto następujące założenia:
- wydajność Q = 230 m³/h
- Ilość powietrza – 15% w stosunku do ilości wody,
- czas przetrzymania 10 – 15 min.
Obliczenie pojemności aeratorów
Q = 230 m³/h = 3,8 m³/min.
T = 10 min.
V = 3,8 x 10 = 38 m³
Przyjęto aeratory o średnicy D = 2,4 m, F = 4,5 m², H = 1,6 m,
V = 7,2 m³.
Potrzebna ilość aeratorów n = 38 : 7,2 = 5,3 szt.
Przyjęto 6 szt. aeratorów o średnicy D = 2,4 m.
Obliczenie wydajności sprężarki
Q = 230 x 0,15 = 34,5 m³/h
Przyjęto sprężarkę śrubową SX3 o wydajności 0,34 m³/min, ciśnieniu 8 bar,
i mocy N = 2,2 kW. Sprężarka będzie współpracowała ze zbiornikiem o pojemności
V = 500 l.
15
8.2. Wariant II i III – napowietrzanie otwarte
Napowietrzanie otwarte można realizować poprzez;
- kolumny kaskadowe, lub
- urządzenia napowietrzająco-mieszające AQUA-JET zainstalowane w zbiorniku
stanowiącym jednocześnie zbiornik reakcji.
Ze względu na specyfikę ujęcia „Granica” (wytrącające się osady w wodzie surowej
dopływającej do SUW) wybrano drugi sposób napowietrzania.
Założenia:
- wydajność 230 m³/h = 3,8 m³/min,
- czas przetrzymania 20 – 30 min. Przyjęto 30 min.
- wymagana pojemność komory reakcji V = 3,8 x 30 = 114 m³.
Przyjęto zbiornik o średnicy D = 6 m, F = 28 m², H = 5,0 m. Dodatkowo przyjęto na osad
wysokość 0,5 m. Całkowita pojemność komory wyniesie:
V całk. = 28 m² x 5,5 m = 154 m³.
Zbiornik będzie składał się z dwóch komór, co umożliwi ciągłą pracę stacji , w czasie
spuszczania osadów z jednej z komór. Projektuje się komorę o konstrukcji żelbetowej.
Komora zwieńczona będzie stożkowym dachem, którego forma architektoniczna będzie
nawiązywała do istniejącego budynku.
Dla zapewnienia wymaganego poziomu natlenienia (7mgO2/l), w każdej komorze
umieszczone zostaną turbiny agregatu AQUA-JET. Praca turbiny spowoduje mieszanie
wody oraz utworzenie podciśnienia, które zapewnia stały dopływ powietrza.
Przewiduje się zastosowanie AQUA-JET AF6OT3 o mocy 6 kW.
Turbina będzie mocowana na specjalnej konstrukcji (żurawik z wyciągarką), wykonaną ze
stali nierdzewnej. Turbina będzie zamocowana na głębokości 2,5 m. Zakres zmian
poziomu wody w komorze reakcji powinien wynosić od 0 – 2,0 m.
Spust osadów z komory reakcji będzie się odbywał do studni zbiorczej wód popłucznych,
skąd przepompowywane będą do oczyszczalni ścieków.
Dla ułatwienia oczyszczania komór reakcji z osadów ,należy przewidzieć zainstalowanie
hydrantu w pobliżu komory.
Woda surowa z ujęć będzie doprowadzana w górną część komory reakcji, a pobierana z
części dolnej poprzez pompy IIº. Pompy będą tłoczyły wodę na filtry.
Opis pomp IIº przedstawiono w rozdziale 12 ”pompowanie wody”.
16
9.
Filtracja wody
Badania modelowe uzdatniania wody wykonano dla trzech wariantów filtracji wody , przy
wydajności filtracji 230m³/h
9.1. Wariant I.
Wariant ten dotyczy napowietrzania ciśnieniowego.
Prędkość filtracji wg badań powinna wynosić 5 m/h. Czas cyklu filtracyjnego – 3 doby.
Przyjęto filtry o średnicy D = 2,4 m i F = 4,5 m².
Wymagana powierzchnia filtrów:
F=
Q 230
=
= 46 m²
V
5
Ilość filtrów:
n=
46
= 10,2 szt
4,5
Należy przyjąć 10 szt filtrów o średnicy 2,4 m.
Złoże filtracyjne powinno składać się z z następujących warstw:(licząc od góry):
Złoże F1:
- piasek surowy kwarcowy + wpracowany 0,8 – 1,4 mm wysokość h = 100 cm
- braunsztyn 0,5 – 2,0 mm, h = 40 cm
- warstwa podkładowa-żwir o granulacji 3 – 16 mm, h = 25 cm.
Przyjęta w badaniach prędkość filtracji 5 m/h, nie była w pełni wystarczająca dla
maksymalnych stężeń żelaza i manganu w wodzie surowej (patrz tabela 5 badań
modelowych). Stwierdzono wtedy przekroczenia dopuszczalnych Fe i Mn w filtracie.
Przyczyną było prawdopodobnie niewystarczające utlenianie żelaza z dwu do
trójwartościowego. Stan taki jest jednym z elementów dyskwalifikujących ten wariant,
gdyż uzdatnianie wody powinno dawać poprawne wyniki, nawet w przypadku
najgorszego składu wody surowej.
Dla zrealizowania tego wariantu niezbędnym byłoby zamontowanie:
- 6 aeratorów o średnicy 2,4 m,
- 10 filtrów o średnicy 2,4m
Dla pomieszczenia tych urządzeń koniecznym byłoby wybudowanie nowego budynku o
kubaturze min.1000 m³.
17
9.2. Wariant II.
Wariant ten dotyczy napowietrzania otwartego.
Prędkość filtracji wg badań powinna wynosić 8 m/h.
Wymagana powierzchnia filtrów:
F=
Ilość filtrów: n =
Q 230
=
= 28,8 m²
V
8
28,8
= 6,4 szt.
4,5
Przyjęto 6 szt. filtrów o średnicy D = 2,4 m.
Projektowana granulacja złóż filtracyjnych:
Złoże F2
- piasek kwarcowy surowy + wpracowany 0,8 – 1,4 mm h = 70 cm,
- chalcedonit 1 – 2 mm, h = 70 cm
- warstwa podkładowa-żwir o granulacji 3 – 16 mm, h = 25 cm.
Czas cyklu filtracyjnego powinien wynosić ~4 dób. Płukanie filtrów powietrzem i wodą.
Płukanie powietrzem
i = 20 l/s m², t = 3 min.
Q = i x F = 20 x 4,5 = 90 l/s = 5,4 m³/min. = 324 m³/h
Dla uzyskania tej ilości powietrza przyjęto dmuchawę firmy Kaeser, typ BB 88P 4530 o
wydajności Q = 5,47 m³/min = 328 m³/h, Δp = 1000mm i moc N = 15 kW. Przewiduje się
zamontowanie 2 dmuchaw (1 pracująca + 1 rezerwowa).
Płukanie wodą:
i = 15 l/s m², t = 8 min.
Q = i x F = 15 x 4,5 = 67,5 l/s = 243 m³/h= 4 m³/min.
Przyjęto pompy Hydro-Vacuum typu ZHM.9.41.33094.5 o wydajności Q = 245 m³/h,
H = 24 m, N = 3 x 11 kW. Projektuje się 3 pompy (w tym 1 rezerwowa czynna).
Ilość wody z płukania jednego filtra:
- płukanie 8 min x 4 m³/min = 32 m³
- spust wody przed płukaniem: 4,5 m² x 0,5 m = 2,2 m³
- spust pierwszego filtratu: 5 min. X 0,64 m³/min = 3,2 m³
R a z e m: 32 + 2,2 + 3,2 = 37,4 m³
18
9.3. Wariant III
Wariant ten dotyczy napowietrzania otwartego , różni się od wariantu II innym doborem
złoża filtracyjnego. Prędkość filtracji wg badań powinna wynosić 8 m/h.
Czas cyklu filtracyjnego – 4 doby.
Projektowana granulacja złóż filtracyjnych:
Złoże F3:
- antracyt 1-3 mm, h = 30 cm
- piasek kwarcowy 0,8 – 1,4 mm, h = 80 cm
- braunsztyn 0,5 – 2,0 mm, h = 30 cm,
- warstwa podtrzymująca –żwir o granulacji 3 – 20 mm, h = 25 cm.
Zastosowany antracyt w górnej części filtra będzie zwiększał pojemność chłonną złoża i
umożliwi przyjęcie większych stężeń żelaza szczególnie w trakcie włączania studni po ich
postoju. Ciężar nasypowy antracytu jest o połowę mniejszy od piasku i dlatego pomimo
większej granulacji, będzie zawsze sytuował się w górnej części filtra.
Ze względu na ciężar nasypowy antracytu zmieniają się warunki płukania wodą. Przyjęto
intensywność płukania – 12 l/s m².
Płukanie wodą
Q= i x F = 12 l/s m² x 4,5 = 54,2 l/s = 3,25 m³/min = 195 m³/h
Jako pompy do płukania przyjęto pompy Hydro-Vacuum typ ZHM.9.41.3.3094.5 o
wydajności Q = 195 m³/h, H = 23 m, N = 3 x 11 kW. Projektuje się 3 pompy ( w tym
jedna rezerwowa czynna)
Ilość wody z płukania 1 filtra:
- płukanie=- 8 min x 3,25 m³/min = 26 m³,
- spust wody przed płukaniem: 4,5 m² x 0,5 m = 2,2 m³,
- spust pierwszego filtratu: 5 min x 0,64 m³/min = 3.2 m³
R a ze m: 26 + 2,2 = 3,2 = 31,4 m³.
Płukanie powietrzem i dobór dmuchaw, patrz wariant II.
19
Tabela 5.
Zestawienie parametrów pracy filtrów dla trzech wariantów.
L.p.
Wariant
Wyszczególnienie
I
II
III
1
Sposób napowietrzania
Ciśnieniowy
otwarte
Otwarte
2
Powierzchnia filtracji w m²
45
27
27
3
Ilość filtrów DN=2400mm
10
6
6
4
Prędkość filtracji w m/h
5
8
8
5
Czas cyklu filtracyjnego w dobach
3
4
4
6
Przepływ przez filtry w m³/h
23
38,3
38,3
7
Czas pracy filtra(23 godz/dobę) w h
59
92
92
8
Ilość wody z cyklu w m³
1587
3524
3524
9
Wody popłuczne(spust wody,płukanie, 1
filtrat) w m³
37,4
37,4
31,4
Zużycie wody na płukanie w stos.do
2,3
1,06
0,9
10
wyprodukowanej w %
10.
Wody popłuczne – zagospodarowanie
Zgodnie z wymaganiami Inwestora, rozważono kilka sposobów zagospodarowania wód
popłucznych. Po wstępnej analizie przyjęto 3 warianty zagospodarowania tych wód i
wykonano odpowiednie dla nich badania.
10.1.1. - Wariant 1 Wariant ten odpowiada dotychczasowemu odprowadzaniu wód
popłucznych.
Wody te kierowane są do studni zbiorczej wód popłucznych, a z niej pobierane pompą i
kierowane do oczyszczalni ścieków. Wariant ten wymaga jedynie zwiększenia pojemności
zbiorników retencyjnych, tak, aby ilość odprowadzanych wód mogła być regulowana.
Zaleca się odprowadzanie wód popłucznych wraz z osadami, gdyż wpływa to korzystniej na
ścieki w oczyszczalni.
20
10.2. - Wariant 2 W wariancie tym wody popłuczne poddano procesowi sedymentacji z
zastosowaniem kilku różnych reagentów, które pozwolą na skrócenie trwania sedymentacji i
obniżenie mętności oraz stężenia żelaza w wodzie nadosadowej.
Zastosowano 5 różnych reagentów (szczegółowy wykaz – patrz „badania nad uzdatnianiem
wody”), z których najbardziej przydatnym okazał się flokulant słaboanionowy LT-25 o
stężeniu 0,5% i dawce 1dm³/m³ popłuczyn.
Po zastosowaniu tego flokulanta uzyskano skrócenie czasu sedymentacji do~3 godzin, co
umożliwi zmniejszenie wymaganej objętości urządzeń do grawitacyjnego oddzielenia osadów
z wód popłucznych. Wody nadosadowe byłyby kierowane do pobliskich wód
powierzchniowych, a osady byłyby wywożone na poletka ociekowe lub na wysypisko.
W wariancie tym należy wybudować:
- 2 komory osadnika o pojemności 50 m³ każda,
- stację przygotowania i dozowania flokulanta wraz z pompą dozującą o wydajności 140 l/h,
- instalację sprężonego powietrza do wymieszania popłuczyn z reagentem,
- monitoring z pomiarem mętności odprowadzanych wód,
- kanał do odprowadzenia wód nadosadowych do zbiornika wód powierzchniowych.
10.3. - Wariant 3
Wariant ten jest podobny do wariantu II, z tym, że przewiduje się zawrócenie wód
nadosadowych do procesu uzdatniania.
Do osadnika opisanego w wariancie II należy dobudować komorę czerpną, zamontować w
niej pompę i wybudować rurociąg podający wodę nadosadową do zbiornika reakcji.
Wariant ten ma jednak mankament. Wody nadosadowe przetrzymywane w osadniku będą
narażone na skażenie bakteriologiczne i dlatego przed skierowaniem ich do stacji uzdatniania
wody należałoby przewidzieć ich dezynfekcję. Zawartość chloru w wodzie powinna być stale
kontrolowana. Ponadto należałoby zasięgnąć opinii San-Epidu co do zasadności metody
zawracania wód popłucznych do stacji uzdatniania.
10.4. - Omówienie wariantów
Opisane powyżej trzy warianty zagospodarowania wód popłucznych przedstawiono
Inwestorowi. Wybrany został wariant1.
Wariant 2 nie mógłby być zrealizowany, gdyż nie ma zgody Nadleśnictwa na odprowadzanie
wód popłucznych na teren lasów. Jedyną możliwością byłoby odprowadzenie tych wód do
21
oczyszczalni ścieków- tak jak jest obecnie, lecz dla oczyszczalni cenne są głównie osady
żelazowe, więc ich oddzielanie i odprowadzenie tylko wód nadosadowych byłoby
nieracjonalne.
Wariant 3polegający na zawracaniu wód nadosadowych wymaga dodatkowych nakładów
inwestycyjnych (komora czerpna, przepompownia, rurociągi tłoczne, chlorownia, akpia).
Ponadto wariant ten jest ryzykowny w obsłudze, gdyż popłuczyny przetrzymywane w
osadniku są narażone na skażenie bakteriologiczne. Konieczną byłaby stała kontrola jakości
tych wód.
10.5. Opis techniczny wariantu 1.
Wariant ten jest najkorzystniejszy pod względem eksploatacyjnym i inwestycyjnym.
Popłuczyny wraz z osadem będą kierowane do istniejącej studni zbiorczej, skąd będą
przepompowywane istniejącym rurociągiem do oczyszczalni ścieków. Związki żelaza
znajdujące się w popłuczynach, bardzo korzystnie oddziaływają na ścieki sanitarne w
oczyszczalni, co stanowi dodatkową korzyść w przyjętym rozwiązaniu. Ponieważ studnia
zbiorcza posiada pojemność tylko 6 m³, koniecznym jest wybudowanie zbiornika
wyrównawczego, który przyjmie cała wodę z płukania jednego filtra, a następnie będzie
opróżniany pompą w studni zbiorczej.
Według obliczeń w rozdz. 9.3. ilość wody z płukania 1 filtra wynosi 31,4 m³ i odpowiada
płukaniu filtra przez 8 min. Ponieważ w praktyce zdarza się, że czas płukania trzeba
przedłużyć, proponuje się aby pojemność tą powiększyć do 40 m³, a ponad to, przyjąć
dodatkową pojemność na osad. Projektuje się wymiary komory w rzucie 4 x 8 m, a
głębokość 1,6 m. Pojemność komory wyniesie: Vużytk. = 4 x 8 x 1,6 = 51 m³.
Vcałk. = 4 x 8 x 2,2 = 70 m³
Proponuje się wybudowanie 2 komór, co pozwoli na wypłukanie dwóch filtrów, jeden po
drugim, a ponad to będzie można regulować zrzut wód popłucznych do oczyszczalni ścieków.
Istniejąca pompa w studni zbiorczej popłuczyn posiada parametry: Q=33m³/h, H=40 m,
N=13,3 kW i nie wymaga wymiany.
Zbiornik wód popłucznych przedstawiono na rys. nr 7.
Na odpływie wód popłucznych ze zbiornika, zainstalowany będzie zawór odcinający z
napędem elektrycznym, który będzie współpracował z poziomem wody w studni zbiorczej I.
Przy poziomie max. w studni zawór będzie się zamykał, a przy poziomie min. otwierał
22
11.
Dezynfekcja wody
Obecnie nie prowadzi się dezynfekcji wody uzdatnionej, chociaż urządzenia do chlorowania
znajdują się na stacji wodociągowej. Inwestor zobowiązał projektantów do określenia w
koncepcji optymalnej metody dezynfekcji.
Rozpatrzono 3 warianty dezynfekcji:
11.1. wariant I - dezynfekcja podchlorynem sodu. Roztwór podchlorynu sodu byłby
dawkowany do rurociągu tłoczącego wodę do zbiorników retencyjnych na wzgórzu
Kalberg. Stężenie chloru dostarczanego do rurociągu powinno być nie wyższe niż
0,3 mgCl2/dm³, a przy zbiornikach nie wyższe niż 0,1 mg Cl2/dm³.
Z przeprowadzonych ostatnio badań zawartości węgla organicznego(O.W.O.) wynika,
że jego stężenie w wodzie wynosi 4,8 mg/dm³. Przy takich stężeniach jest możliwość
powstawania związków halometanowych (rakotwórczych) w wyniku dezynfekcji
podchlorynem sodu.
11.2. wariant II - dezynfekcja dwutlenkiem chloru. Dwutlenek chloru jest obecnie
dostępny na rynku w postaci stabilizowanego roztworu chlorynu sodu. Roztwór ten może być
poddany na stacji wodociągowej aktywacji kwasem fosforowym, dzięki czemu może być
stosowany na podobnych urządzeniach jakie instaluje się do dawkowania podchlorynem
sodu. Dwutlenek chloru nie powoduje powstawania trójhalometanów oraz nie reaguje z
amoniakiem w kierunku powstawania związków aminowych. Ochrona bakteriobójcza oraz
bakteriostatyczna utrzymuje się o wiele dłużej niż w przypadkach stosowania podchlorynu
sodu
11.3. wariant III - dezynfekcja promieniami UV. Dezynfekcja promieniami UV pozwala
na tłoczenie do sieci wody całkowicie pozbawionej skażeń bakteriologicznych. Nie
zabezpiecza jej jednak przed wtórnym skażeniem w sieci. Dodatkową zaletą jest
niepogarszanie walorów smakowych wody.
11.4. Wybór metody dezynfekcji wody
Z przedstawionych powyżej wariantów dezynfekcji wynika, że wariant I nie może być
stosowany z powodu wysokiej zawartości O.W.O.
Proponuje się zastosowanie dwóch rodzajów dezynfekcji:
- dezynfekcję awaryjną,
- dezynfekcję stałą.
23
Dezynfekcję awaryjną należy prowadzić przy pomocy dwutlenku chloru. Dwutlenek chloru
dozować stosując dawkę 0,5mg ClO2/dm³ wody. Należy zakupić stabilizowany roztwór
chlorynu sodu, rozcieńczając go wodą w stosunku 1:10, a następnie dodać kwas fosforowy,
który aktywuje roztwór.
Całość należy wymieszać, szczelnie zamknąć pojemnik i odczekać 2 godziny. Po tym czasie
roztwór jest aktywny i można go dawkować do wody. Dawka 0,5 mg ClO2/dm³. Ilość
dawkowanego roztworu – 0,10 dm³/1m³ wody.
Wydajność dawkownik: 0,10 dm³/1m³ x 230 m³/h = 23 l/h.
Do przygotowania roztworu projektuje się:
- pompa dozująca membranowa z napędem silnikowym. Wydajność maksymalna – 85 l/h,
ciśnienie 12 bar, silnik 3 fazowy, N = 0,18 kW,
- zbiornik polietylenowy o pojemności 1000l
- stelaż ze stali kwasoodpornej do zamontowania pompy dozującej,
- podstawa 1200 x 1000 mm,
- mieszadło ręczne,
- zespół czerpalny pompy z zaworem zwrotnym.
Ilość dawkowanego roztworu powinna być proporcjonalna do przepływu wody w rurociągu,
sterowana sygnałem z przepływomierza (patrz tabela)
Przepływ wody
Ilość dawkowanego
m³/h
roztworu
dm³/h
1
0,1
10
1,0
50
5,0
100
10,0
150
15,0
200
20,0
230
23,0
Urządzenia do przygotowania roztworu zostaną zamontowane w pomieszczeniu chlorowni,na
którą adoptowane zostaną pomieszczenia magazynu. Pomieszczenie to jest położone
24
korzystnie, gdyż posiada wejście z zewnątrz. Należy jedynie wykonać wentylację i
zabezpieczenia zgodnie z obowiązującymi przepisami
Dezynfekcja stała – będzie prowadzona przy pomocy lamp UV Bersona 1000DVGW o
parametrach:
Q = 330 m³/h
p = 10 bar,
N = 10 kW
Lampa zostanie zamontowana na rurociągu tłocznym pomp IIIº
12.
Pompowanie wody
Przewiduje się trzystopniowe pompowanie wody.
I stopień – pompy głębinowe podające wodę do zbiornika reakcji
II stopień - pompy podające wodę ze zbiornika reakcji na filtry, a następnie do zbiornika
wody czystej.
III stopień - pompy pobierające wodę ze zbiorników wody czystej i tłoczące do zbiorników
terenowych na wzgórzu Kalberg.
12.1. Pompy Iº - opisano w rozdziale 5 „ujęcia wody”.
12.2. Pompy IIº - maksymalna wydajność pompIIº powinna wynosić 230 m³/h
Obliczenie wysokości podnoszenia pomp
- Rzędna max. zwierciadła wody w zbiorniku wody czystej……………….2,7 mnpm
- rzędna min. zwierciadła wody w zbiorniku reakcji………………………...5,5 mnpm
Hg = - 2,8 m
Wymagane ciśnienie na wejściu wody na filtry………………………………..15,0 m
Straty na rurociągach……………………………………………………………..5,0 m
Hp =
17,2 m
Przyjęto zestaw pomp IIº złożony z 3 pomp (2 pracujące + 1 rezerwowa) produkcji
Hydrovacuum typu ZHM.9.41.3.3004.5.
Zestaw będą tworzyły pompy typu MVB.80-250/1 o następujących parametrach:
Q = 115 m³/h
H = 20 m
N = 11 kW.
Sterowanie pompami - kaskadowe. Pompy będą połączone w układzie równoległym,
kolektorami ssawnym i tłocznym, za pośrednictwem armatury zwrotnej i odcinającej.
25
Kolektory i konstrukcje nośne wykonane będą jako stalowe ocynkowane.
12.3. Pompy IIIº
Pompy IIIº będą pobierały wodę ze zbiornika wody czystej i tłoczyły ją do zbiorników
terenowych na wzgórzu Kalberg.
Zasadniczym problemem przy doborze pomp był brak możliwości grawitacyjnego napływu
wody ze zbiornika wody czystej do pomp IIIº. Zbiornik posiada głębokość 3,5 m, a
pompownia może być zagłębiona najwyżej na głębokość 1,0 m.
Obecny zestaw pompIIIº zlokalizowany jest na poziomie posadzki w hali głównej,
a więc 3,5 m wyżej od dna zbiornika. System ten sprawia wiele kłopotów w eksploatacji,
gdyż każda przerwa w ciągłości tłoczenia wody, powoduje konieczność zalewania pomp
pompą głębinową zainstalowaną w zbiorniku wody czystej.
Ponieważ nie ma możliwości zapewnienia grawitacyjnego napływu wody ze zbiorników,
zaprojektowano zestaw pomp IIIº złożony z:
- pomp zalewających pompy IIIº,
- właściwego zestawu pomp IIIº.
Dobrano pompy zalewające typu FZB.3.11 ( 2 szt.) o wydajności całkowitej Q = 230 m³/h,
wysokości podnoszenia H = 7,5 m i mocy N= 2 x 4 kW. Pompy te będą posadowione na dnie
zbiornika i będą podawały wodę do kolektora ssawnego pomp IIIº.
Dobrano zestaw pomp IIIº produkcji Hydrovacuum typu ZHN.3.31.4.3094.2, złożony z
czterech pomp typu NHV.50-200/1.
Parametry zestawu:
Q = 230 m³/h
H = 60 m
N = 4 x 18,5 kW.
Sterowanie pomp za pośrednictwem kroczącego przemiennika częstotliwości.
Zestaw ten będzie zamontowany w pomieszczeniu istniejącej filtrowni. Przewiduje się
stopniowy demontaż filtrów, a pomieszczenie zostanie wykorzystane na zainstalowanie
zestawu pomp IIº, zestawu pompIIIº, dmuchawy i sprężarki.
Obliczenie wielkości możliwych uderzeń hydraulicznych.
Rzędna maksymalnego zwierciadła wody w zbiornikach na wzgórzu Kolberg…..55,0 mnpm
Rzędna osi pomp IIIº……………………………………………………………….. 2,0mnpm
Hst. = 53 m
Straty ciśnienia na rurociągu tłocznym ……………………………………. ..Ht = 6,3 m
26
Prędkość przepływu wody dla Q=63,8 l/s i D=300 mm, V = 0,9 m/s
Prędkość rozchodzenia się fali uderzeniowej a = 1080 dla (rur żeliwnych)
aV
1080 x 0,9
=
= 99 m
g
9,81
Hrob = Hst + Ht = 53 + 6,3 = 59,3 m
Jeżeli
aV
> Hrob + 10, to hmax i hmin. obliczamy ze wzorów:
g
hmax. = 2 Hst + 10
hmin. = Hst + Ht – hrob -10 = -10
hmax = 2 x 53 + 10 = 116 m
Z powyższych obliczeń wynika, że przy uderzeniu hydraulicznym może powstać max.
ciśnienie 11,6 bara oraz podciśnienie -1,0 bar. Dla zabezpieczenia sieci przed max. ciśnieniem
należy zamontować na rurociągu głównym pompIIIº zawór przeciwuderzeniowy, a dla
zabezpieczenia przed podciśnieniem, zawór odpowietrzająco- napowietrzający produkcji
Menkenberga.
Dobrano zawór przeciwuderzeniowy firmy CLA-VAL model NG 1E-52-03/KCHOS,
DN = 150 mm i PN = 10 – 16 bar.
13. A K P i A
Projektowana stacja uzdatniania wody będzie pracować w cyklu automatycznym z pełną
możliwością ingerencji upoważnionej obsługi do sterowania procesami technologicznymi.
W centralnej dyspozytorni pracą obiektu zarządzać będzie sterownik swobodnie
programowalny zapewniający automatyczne sterowanie pracą urządzeń, wykonujących różne
funkcje zgodne z wymaganiami użytkownika. Posiadane wejścia pomiarowe będą pozwalały
na podłączenie różnych urządzeń pomiarowych takich jak ciśnieniomierze, przepływomierze,
czujniki temperatur, co przy odpowiednim oprogramowaniu umożliwi realizację rozmaitych
funkcji dodatkowych (pomiary, rejestracja, sygnalizacja przekroczeń).
Stanowisko nadzoru systemu będzie oparte o sprzęt komputerowy z jednostką centralną na
bazie mikrokomputera zgodnego z IBM PC w konfiguracji zapewniającej pełną komunikację
z wszystkimi urządzeniami stacji uzdatniania wody oraz wizualizację pracy poszczególnych
urządzeń, archiwizację danych i wydruki w okresach i zakresie ustalonym przez użytkownika.
Stanowisko dyspozytorskie będzie wyposażone w dwa monitory kolorowe 19” LCD.
27
Przyjęto, że szafy fabryczne zestawów pompowych i filtrów będą posiadały własne panele
operatorskie, umożliwiające zmiany nastaw parametrów i podgląd wartości zadanych i
rzeczywistych oraz w uzasadnionych przypadkach przejście na sterowanie ręczne.
Konieczna do zrealizowania wizualizacja pracy obiektu(monitoring)zostanie oparta na
cyfrowym przekazie danych, a połączenia z istotnymi dla jakości pracy układami
regulacyjnymi i aparaturą zapewnią połączenia przewodami światłowodowymi z
wykorzystaniem sieci Profibus.
Wizualizacja pracy obiektu oraz podstawowe parametry technologiczne będą przekazywane
do bazy firmy na ul. Daszyńskiego
Sygnały alarmowe będą przekazywane na wskazane telefony komórkowe.
Studnie głębinowe.
Stacja wodociągowa jest zasilana z 9 studni głębinowych
W każdej studni będą mierzone i przekazywane do CD:
- pomiar przepływu ze zliczaniem sumarycznym (przepływomierz )
- pomiar lustra wody,
- zliczanie czasu pracy pomp głębinowych
Praca studni sterowana będzie poziomem lustra wody w zbiorniku reakcji.
Przy wyłączeniu pracy wszystkich pomp, po upływie 10 min. wyłączona zostaje praca Aqua
Jetów w zbiorniku reakcji.
Zbiornik reakcji
W zbiorniku reakcji zostaną zastosowane:
- pomiar ciągły lustra wody,
- poziom H max. wyłącza pracę pomp głębinowych i po 10 min. pracę Aqua Jetów,
- poziom H max. – 2 m wyłącza pracę Aqua-Jetów
- poziom H min. wyłącza pracę pomp IIº
- przekaz informacji do CD.
Wyłączenie automatyczne pracujących pomp następuje sygnałem „poziom maksymalny” w
zbiorniku reakcji.
28
Zestaw Pomp IIº.
Zestaw pomp IIº będzie pracował w układzie kaskadowym. Jednostką zarządzającą jest szafa
sterownicza wyposażona w sterownik mikroprocesorowy realizujący podstawowe funkcje
pracy zestawu i sterujący pracą zestawu. Takie jak:
- utrzymywanie ciśnienia na określonym w przedziale poziomie, niezależnie od aktualnego
rozbioru,
- zabezpieczenie przed suchobiegiem,
- bilansowanie czasu pracy poszczególnych agregatów (wydłużenie żywotności zestawu jako
całości – równomierne zużycie poszczególnych agregatów),
. Parametry pracy zestawu będą przekazywane do centralnej dyspozytorni.
Zestaw Pomp IIIº.
Pompownię IIIº stanowi zestaw pompowy wyposażony we własną szafę sterowniczą
sterującą pracą zestawu. Jako najbardziej racjonalny sposób regulacji, przyjęto sterowanie
nadążne, realizowane za pośrednictwem kroczącego przemiennika częstotliwości. Jednostką
nadrzędną będzie sterownik swobodnie programowalny Horner XLt, zintegrowany z
dotykowym panelem operacyjnym, wyposażony w port RS485/232 z protokołem Modbus
RTU zainstalowane w szafie sterowniczej.. Odpowiednio zaprogramowany sterownik
zapewni prawidłowe utrzymanie żądanych parametrów pracy oraz zabezpieczeń. Każda z
pomp uruchamiana jest za pośrednictwem przemiennika częstotliwości, w związku z czym
zmiany ciśnienia w instalacji następują łagodnie i bezuderzeniowo. Szafa sterownicza
wyposażona jest w gniazdo w standardzie RS-485/232, co umożliwia odczyt danych przez
komputer klasy PC i przesył danych do centralnej dyspozytorni.
W przypadku awarii przemiennika, zestaw automatycznie przechodzi w tryb pracy
kaskadowej. Zestaw zapewnia pełne zabezpieczenie elektryczne.
Pompy zalewające uruchamiają się zawsze jako pierwsze. Ilość pracujących pomp
zalewających , zależy od zapotrzebowania zestawu głównego.
Szafa sterownicza.
Szafa sterownicza o stopniu ochrony IP 44 może znajdować się obok zestawu pompowego,
lub poza układem pompowym (np. w centrali sterowniczej). Szafa wyposażona jest w
wyłącznik główny umieszczony w ścianie bocznej. Za pomocą wyświetlacza możliwe jest
obserwowanie ciśnienia po stronie ssawnej i tłocznej oraz kontrola ciśnień zadanych. Stany
pracy i awarii oraz informacja o trybie pracy (ręczny / automatyczny) realizowana będzie
przez kontrolki umieszczone na drzwiach szafy i płyty głównej regulatora.
29
Manometry.
Ciśnieniomierz (w wersji wstrząsoodpornej) ogólnego przeznaczenia do pomiaru ciśnienia
cieczy w klasie 2,5% zainstalowany na kolektorach układu.
Przetwornik ciśnienia.
W proponowanym układzie zastosowano przetwornik ciśnienia na kolektorze tłocznym.
Przetwornik cechuje zwarta i mocna konstrukcja zapewniająca dużą trwałość i odporność na
uszkodzenia mechaniczne. Elementem pomiarowym jest monolityczna
struktura krzemowa co zapewnia dobra stabilność i niezawodność w trakcie eksploatacji.
Zabezpieczenie przed suchobiegiem.
W proponowanym układzie jako zabezpieczenie przed suchobiegiem zastosowano układ CSU
Zabezpieczenia zanikowe.
Zespół pompowy jest zabezpieczony przed:
- zanikiem lub obniżeniem napięcia zasilania (-15%) i asymetrią,
- nadmiernym wzrostem napięcia zasilania (10%),
- zwarciem doziemnym
- przeciążeniem silnika,
Po ustąpieniu zjawiska odpadu lub zaniku faz, układ w trybie automatycznym powróci do
normalnego stanu pracy.
Zabezpieczenia układu hydroforowego spełniają wymagania obowiązujących przepisów – w
tym zakresie – producenta jak i Polskich Norm.
Po zainstalowaniu układu zostanie przekazany komplet schematów elektrycznych.
Uwagi dotyczące instalacji.
- miejsce zainstalowania powinno spełniać wymagania odpowiednich norm i przepisów,
- temperatura w pomieszczeniu powinna mieścić się w granicach +5°C ÷ +40°C,
- pomieszczenie powinno posiadać instalacje wentylacyjna umożliwiającą jednokrotną
wymianę powietrza w ciągu godziny i o wymiarach umożliwiających swobodny dostęp do
jego poszczególnych elementów,
Filtrownia
Filtry będą dostarczone od producenta z niezbędną armaturą oraz automatyką sterującą pracą
filtra. Praca filtrów sterowanych pneumatycznie jest w pełni zautomatyzowana. Zarządzana
będzie sterownikiem producenta filtrów uwzględniającym wszystkie procesy związane z
pracą filtra i zapewniającym prawidłową jego pracę.
Należy zapewnić zasilanie elektryczne i dostawę sprężonego powietrza.
30
Do CD będą przekazane informacje:
- stan pracy filtra ( filtrowanie, płukanie,postój ),
- pomiar i sumowanie przepływu wody do filtra.
Każdy filtr będzie wyposażony we własną szafkę sterowniczą dostarczaną przez .producenta
filtrów. Sterowanie automatyczne z szafki sterowniczej zapewni realizację pełnego cyklu
filtrowania i płukania wody oraz regeneracji filtrów. Załączanie oraz wyłączanie cyklów
technologicznych pracy filtrów będzie realizowane z szafki sterowniczej przy filtrach, lub z
centralnej dyspozytorni..
Układ regulacji wypływu wody czystej
Każdy filtr będzie posiadał układ regulacji wypływu wody przefiltrowanej z filtra
Układ składa się z przepływomierza i przepustnicy regulacyjnej..
Przepustnica regulacyjna sterowana jest sygnałem z przepływomierza.
W trakcie rozruchu, po przeprowadzeniu procesu płukania filtra i spustu pierwszego filtratu,
zostaje wprowadzona wielkość przepływu obliczeniowego dla filtra. Na wielkość tę zostanie
ustawiona przepustnica regulacyjna i stopień jej otwarcia.
Podczas eksploatacji następuje zanieczyszczenie filtra, powodujące zmniejszenie ilości
wody wypływającej z filtra.
Sygnał zmniejszonego przepływu powoduje zwiększenie otwarcia przepustnicy regulacyjnej.
Przepływ zmniejszony do wartości powodującej całkowite otwarcie przepustnicy regulacyjnej
sygnalizuje konieczność płukania filtra.
Wody popłuczne
Na rurociągu wód popłucznych łączącym zbiornik wyrównawczy wód popłucznych
ze studnią I przepompowni, zainstalowano zawór odcinający z napędem elektrycznym.
Zawór ten jest sterowany sygnałem od sygnalizatorów poziomu cieczy zainstalowanych w
studni I przepompowni.
Poziom maksymalny w studni zamyka zawór., otwarcie następuje po osiągnięciu poziomu
minimum. Rzędne poziomów min. i max. podano na rys.nr 7
31
Dezynfekcja wody.
1. awaryjna – przy pomocy roztworu ClO2
Uruchomienie procesu chlorowania wody dokonywane jest przez uprawnionego
dyspozytora z CD wyłącznie w sytuacjach awaryjnych.
Wydajność pompki dawkownika jest sterowana sygnałem od przepływomierza wody
czystej do miasta.
2.stała – przy pomocy lampy UV. . Projektuje się zastosowanie lampy średniociśnieniowej
Berson In Line100 z certyfikatem skuteczności DVGW.
Urządzenie posiada własny sterownik zapewniający utrzymanie stałych parametrów
pracy oraz prawidłową eksploatację urządzenia. Do CD przekazywany będzie tylko
sygnał o pracy, lub awarii urządzenia.
Pomiary ogólne.
- pomiar i rejestracja przepływu wody surowej
- pomiar i rejestracja przepływu wody czystej do miasta (przepływomierz kl.0,2
umożliwiający rozliczenia )
- pomiar ciśnienia na rurociągu wody czystej do miasta,
- pomiar i rejestracja przepływu wody płucznej.
14.
Rurociągi i kanały międzyobiektowe
14.1. Rurociągi wody surowej. Rurociągi doprowadzające wodę surową ze studni do
budynku SUW nie będą zmieniane. Jak podano w rozdziale 5 nin. opracowania,
główne rurociągi wody surowej posiadają w większości zbyt duże średnice, co
powoduje małe prędkości przepływu i w rezultacie przyczynia się do wytrącania
osadów w rurociągach. Ponieważ wymiana tych rurociągów jest mało realna,
proponuje się, aby dla zapewnienia dobrych warunków pracy wodociągu, przed
podłączeniem nowych pomp głębinowych wykonać płukanie wszystkich
rurociągów wody surowej.
Z nowych rurociągów wody surowej, projektuje się rurociągi doprowadzające
wodę z SUW-u do zbiornika reakcji i doprowadzające wodę z w/w zbiornika do
pomp IIº (Rurociąg Φ 300 mm – 34 m i Φ 250 mm – 6 m).
32
14.2. Rurociągi wody czystej
Z nowych rurociągów projektuje się tylko krótki odcinek
(~6 m)rurociągu Φ 300 mm, łączący nowe pompy IIIº z istniejącym rurociągiem Φ 300 mm.
14.3. Kanały wód spustowo-przelewowych.
Projektowane są następujące kanały:
- Φ 300 mm l=22 m, rurociąg doprowadzający wody popłuczne z SUW do zbiornika wód
popłucznych,
- Φ 150 mm l=30 m, kanał przelewowy z zaworu przeciwuderzeniowego,
- kanały spustowe i przelewowe:
- Φ 300 mm l= 5 m,
- Φ 250 mm l=6 m,
- Φ 200 mm l=11 m.
Wszystkie rurociągi wykonane z rur PE, a kanały z rur PVC kl.S.
15. Warunki realizacji inwestycji dla zachowania ciągłości dostawy wody.
1. Modernizacja stacji wodociągowej powinna być przeprowadzona w okresie poza
sezonem, kiedy występują małe rozbiory wody.
2. nie przewiduje się wykorzystywania istniejących filtrów z następujących powodów:
- filtry zainstalowane zostały w latach 1950 – 1960 i pomimo przeprowadzanych
remontów, wykazują wysoki stopień zużycia eksploatacyjnego.
- konstrukcja filtrów uniemożliwia zasypanie złóż filtracyjnych o wymaganej
wysokości. Są to filtry piętrowe, a wysokość poszczególnych półek filtracyjnych
pozwala na zasypanie warstw złoża o wysokości max. 0,7 – 0,9 m, podczas gdy wg
badań technologicznych wymagana jest wysokość 1,4 m.
- każdy z filtrów piętrowych posiada własną armaturę, która z uwagi na zły stan
techniczny musiałaby być wymieniona.
- filtry nie posiadają żadnej regulacji przepływu wody, co powoduje nierówne
obciążenie filtrów. Przy ewentualnym wykorzystaniu tych filtrów, koniecznym byłoby
zaprojektowanie i wykonanie układów regulacyjnych i związanej z tym automatyki.
Koszty jakie należałoby ponieść w związku z wymianą rurociągów, armatury i
układów regulacyjnych byłyby niewspółmiernie wysokie w stosunku do uzyskanych
efektów. Inwestowanie w filtry, które w każdej chwili mogą ulec awarii byłoby
nieracjonalne
33
3. Kolejność prac związanych z modernizacją SUW przy zachowaniu ciągłości dostaw
wody do miasta, powinna przedstawiać się następująco:
3.1 Budowa zbiornika reakcji i zbiornika wyrównawczego dla wód popłucznych(na
zewnątrz budynku)
3.2 Demontaż filtra piętrowego nr 1/2 i zainstalowanie na jego miejscu zestawu
pomp IIº ( w tym czasie pracują 3 filtry:3/4, 5/6 i 7/8 ).
3.3 Demontaż dwóch aeratorów, przestawienie ich do istniejącej filtrowni i
podłączenie do pracujących filtrów. Zbiornik powietrza może pozostać na swoim
miejscu.
3.4 Przystąpienie do budowy fundamentów pod nowe filtry oraz montaż tych filtrów
wraz z orurowaniem i armaturą. Filtr nr 6 z uwagi na jego kolizję z zestawem
pomp tłoczących wodę do sieci, będzie zainstalowany w terminie późniejszym.
3.5 Do obsługi filtrów należy ustawić tymczasowo w hali filtrów:
- 1 dmuchawę – do płukania filtrów,
- 1 sprężarkę - do zasilania napędów pneumatycznych przy filtrach.
3.6 Zainstalować na stałe w zbiorniku wody czystej 3 pompy płuczne.
3.7 Po wykonaniu montażu 5 nowych filtrów i związanych z nimi urządzeń, należy
doprowadzić wodę z ujęć do zbiornika reakcji, a następnie połączyć zbiornik z
rurociągiem ssawnym pomp IIº, które będą podawały wodę na nowe filtry. Woda
z filtrów będzie kierowana do istniejących zbiorników wody czystej
3.8 Należy również wykonać kanały wód popłucznych wraz z podłączeniem do
zbiornika wyrównawczego oraz kanały spustowo-przelewowe z obu zbiorników
do studni I.
Dla tak przygotowanych obiektów i urządzeń uzdatniających , należy
przeprowadzić rozruch.
3.9 Po uzyskaniu pozytywnych efektów rozruchu, należy przystąpić do demontażu
filtrów i aeratorów z dotychczasowej filtrowni, a na uzyskanej powierzchni
zamontować:
- zestaw pomp IIIº,
- 2 dmuchawy,
- 2 sprężarki.
Należy również zainstalować w zbiorniku wody czystej 2 pompy zalewające IIIº
i połączyć je z właściwym zestawem pomp IIIº.
34
Po uruchomieniu nowych pomp IIIº można zdemontować dotychczasowy zestaw
pomp sieciowych i ustawić filtr nr 6.
16. Instalacja elektryczna
Zasilanie w energię elektryczną przedstawia się następująco:
Obok budynku SUW znajduje się GSZ, z którego zasilane są urządzenia elektryczne stacji
wodociągowej.
W budynku SUW znajdują się:
- 2 transformatory,
- rozdzielnia NN,
- agregat prądotwórczy.
Na terenie ujęcia istnieje stacja kontenerowa, która zasila studnie 12C, SD 3 i SD 4.
Stacja ta będzie zlikwidowana, a zasilanie w/w studni będzie się odbywało z urządzeń
energetycznych SUW.
Moc zamówiona SUW wynosi 250 kW
W tabeli nr 6 zestawiono moce wszystkich projektowanych i istniejących urządzeń
elektrycznych.
Moc zakłóceniowa zakładu wynosi 107,2 kW . Jest to moc, która musi być bezwzględnie
dostarczona w czasie dopuszczalnej przerwy w zasilaniu. Dopuszczalny czas pracy mocą
zakłóceniową nie powinien przekraczać 8 godzin, lub okresu realnych możliwości
usunięcia zakłóceń w sieci elektroenergetycznej.
Proponuje się wymianę istniejącego agregatu prądotwórczego na nowy mniej
energochłonny i spełniający aktualne wymagania w zakresie przepisów
elektroenergetycznych i BHP.
Dobór agregatu prądotwórczego:
Moc zapotrzebowana:
Pz = 107,2 x 0,9 = 96,5 kW
Moc agregatu:
S=
Pz
96,5
=
= 120,6 kVA
0,8
0,8
Dobrano agregat o mocy 200 kVA typu P200H2.Wymiary agregatu:2960 x 1003 x 1718mm
Agregat zostanie postawiony w pomieszczeniu istniejącego agregatu W pomieszczeniu tym
wykonane będą wymagane przepisami instalacje.
35
Zestawienie mocy dla SUW „Granica” w Świnoujściu
dla wariantu II i III
Urządzenia
Moc
jedn.
kW
Moc zainstalowana
Moc
zapotrzebowana
Tabela 6
Moc zakłóceniowa
Ilość
Moc
kW
Ilość
Moc
kW
Ilość
Moc
kW
Studnia SD 1
Studnia SD 2
Studnia SD 3
Studnia C 3
Studnia C 8
Studnia C 10
Studnia C 12
Studnia D 3
Studnia D 4
AQUA-JET
Pompy IIº
Pompy płuczne
Pompy IIIº
Pompy
zalewające IIIº
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
3,0
3,0
3,0
4,0
6,0
11,0
11,0
18,5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
3
3
4
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
3,0
3,0
3,0
4,0
12,0
33,0
33,0
74,0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
3
5,5
5,5
5,5
5,5
5,5
3,0
3,0
3,0
4,0
12,0
22,0
22,0
55,5
1
1
1
1
1
1
1
2
5,5
5,5
5,5
3,0
4,0
6,0
11,0
37,0
4,0
2
8,0
2
8,0
2
8,0
Dmuchawy
Sprężarka
Lampy UV
Pompa wód
popłucznych
Razem
urządzenia
technologiczne
15,0
2,2
10,0
2
2
1
30,0
4,4
10,0
1
1
1
15,0
2,2
10,0
1
1
2,2
10,0
13,3
1
13,3
258,2
1
13,3
200,5
-
97,7
Oświetlenie
0,125
zewnętrzne
Oświetlenie
10
wewnętrzne
0,5
Zbiorniki na
wzgórzu
Ogrzewanie
15
pomieszczeń
20
Podgrzewacz
18
wody
Razem
50
6,3
5,0
2,0
2
8
2,0
4,0
5,0
5,0
5,0
2,5
-
2,5
15,0
20,0
18,0
12,0
16,0
5,4
-
-
-
-
328,5
246,4
1
1
1
107,2
36
Zestawienie
Zestawienie mocy dla SUW „Granica” w Świnoujściu
dla wariantu I.
Urządzenia
Moc
jedn.
kW
Moc zainstalowana
Moc
zapotrzebowana
Tabela 7
Moc zakłóceniowa
Ilość
Moc
kW
Ilość
Moc
kW
Ilość
Moc
kW
Studnia SD 1
Studnia SD 2
Studnia SD 3
Studnia C 3
Studnia C 8
Studnia C 10
Studnia C 12
Studnia D 3
Studnia D 4
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
5,5
5,5
5,5
5,5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
5,5
5,5
5,5
5,5
1
1
1
1
1
1
1
1
1
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
5,5
5,5
5,5
5,5
1
1
1
1
1
7,5
7,5
7,5
5,5
5,5
Pompy płuczne
Pompy IIº
Pompy
zalewające IIº
11,0
18,5
3
4
33,0
74,0
2
3
22,0
55,5
2
37,0
4,0
2
8,0
2
8,0
2
8,0
Dmuchawy
Sprężarka
Lampy UV
Pompa wód
popłucznych
Razem
urządzenia
technologiczne
15,0
2,2
10,0
2
2
1
30,0
4,4
10,0
1
1
1
15,0
2,2
10,0
1
1
2,2
10,0
13,3
1
13,3
1
13,3
-
-
Oświetlenie
0,125
zewnętrzne
Oświetlenie
10
wewnętrzne
0,5
Zbiorniki na
wzgórzu
Ogrzewanie
15
pomieszczeń
20
Podgrzewacz
18
wody
Razem
232,2
185,5
90,7
50
6,3
5,0
2,0
2
8
2,0
4,0
5,0
5,0
5,0
2,5
-
2,5
15,0
20,0
18,0
12,0
16,0
5,4
-
-
-
-
314,5
238,4
1
1
1
106,2
37
17. Zestawienie kosztów inwestycji
17.1. Zestawienie kosztów inwestycji dla wariantu I
38
39
17.2. Zestawienie kosztów inwestycji dla wariantu II.
Zestawienie kosztów inwestycji dla wariantu II.
L.p.
5
Wyszczególnienie robót
Jedn. Ilość
Cena
jednostkowa
PLN
Cena
całkowita
PLN(bez
VAT)
40
41
17.3. Zestawienie kosztów inwestycji dla wariantu III.
Zestawienie kosztów inwestycji dla wariantu III.
L.p.
Wyszczególnienie robót
Jedn. Ilość
Cena
jednostkowa
PLN
Cena
całkowita
PLN(bez
VAT)
42
43
18.Koszty eksploatacji
Dla porównania kosztów eksploatacji trzech wariantów, opracowano zużycia podstawowych
materiałów i energii elektrycznej. W kalkulacji uwzględniono tylko koszty pracy urządzeń
technologicznych.
Założenia przyjęte do obliczeń
- Maksymalna produkcja dobowa - 5.300 m³/d
- średnia produkcja dobowa
- 3.000 m³/d
- cena energii elektrycznej - 0,5 zł/kWh
- cena 1 m³ wody - 4 zł/m³
- cena dwutlenku chloru - 0,06 zł/m³.
Zestawienie mocy dla wszystkich urządzeń przedstawiono w dwóch tabelach:
- tab 6 - dla wariantów II i III.
- tab 7 - dla wariantu I.
Wariant I.
1. koszt energii elektrycznej głównych urządzeń technologicznych
- pompy Iº -
59,5 kW
- pompy IIº -
55,5 kW
- pompy zalewające IIº - 8,0 kW
- lampy UV
- 10,0 kW
Razem
133 kW
Moc zapotrzebowana: 133 x 0,8 = 106,4 kW.
Roczne zużycie energii elektrycznej:
106,4 x 4000kWh = 425.600 kWh
2. Koszt energii elektrycznej urządzeń do płukania filtrów
- pompy do płukania - 22 kW
\przyjęto płukanie 1 filtra co 3 doby.
Dla wypłukania 10 filtrów należy wykonać średnio 3,3 płukania filtrów na dobę.
Czas płukania 1 filtra - 8 min.
Dobowe zużycie energii:
22 x
Roczne zużycie energii:
8
x 3,3 = 10 kWh
60
44
365 x 10 = 3.650 kWh
- dmuchawy - 15 kW
czas pracy dmuchawy przy płukaniu 1 filtra - 3 min.
Dobowe zużycie energii:
15 x
3
x 3,3 = 2,5 kWh
60
Roczne zużycie energii:
2,5 x 365 = 912 kWh
Całkowite roczne zużycie energii elektrycznej:
425.600 + 3.650 + 912 = 430.162 kWh
Koszt rocznego zużycia energii:
430.162kWh x 0,50 zł/1kW = 215.081 zł/rok
3. koszt wody do płukania filtrów
Ilość wody do płukania 1 filtra – 35 m³, a do płukania 3,3 filtra: 35 x 3,3 = 115,5 m³/dobę
Koszt zużycia wody:
- dobowy: 115,5 m³/d x 4 zł/m³ = 462 zł/d
- roczny: 462 x 365 = 168.630 zł.
4.koszt zużycia CLO2
Koszt jednostkowy - 0,06 zł/m³
Koszt zużycia CLO2 w średniej dobie:3.000m³/d x 0,06 zł/m³ = 180 zł/d
Koszt zużycia w max.dobie: 5300m³/d x 0,06 zł/m³ = 318 zł/d
Roczny koszt zużycia: 180 x 365 = 65.700 zł/rok
45
Wariant II. i III.
Warianty te rozpatruje się łącznie, gdyż różnią się tylko uziarnieniem złóż filtrów, co nie
ma wpływu na zużycie energii elektrycznej.
Różnią się natomiast zużyciem wody do płukania filtrów, co wykazano w dalszej części
obliczeń.
1. Koszt energii elektrycznej głównych urządzeń technologicznych.
- pompy Iº
- 40,5 kW
- pompy IIº
- 22,0 kW
- pompy IIIº
- 55,5 kW
- pompy zalewające IIIº -8,0 kW
- AQUA-Jet
- 12,0 kW
- lampa UV
- 10,0 kW
Razem
148 kW
moc zapotrzebowana: 148 x 0,8 = 118,4 kW
118,4 x 4.000 = 473.600 kWh
2. Koszt energii elektryczne urządzeń do płukania filtrów
- pompy do płukania - 22 kW, płukanie 1 filtra co 4 doby. Dla wypłukania 6
filtrów należy płukać średnio 1,5filtra/dobę. Czas płukania 1 filtra - 8 min.
Dobowe zużycie energii:
22 x
8
x 1,5 = 4,4 kWh
60
Roczne zużycie energii: 365 x 4,4 = 1.606 kWh
- dmuchawy - 15 kW
Czas pracy dmuchawy - 3 min.
Dobowe zużycie energii:
15 x
3
x 1,5 = 1,1 kWh
60
Roczne zużycie energii: 365 x 1,1 = 402 kWh
Całkowite roczne zużycie energii elektrycznej: 473.600 + 1606 + 402 = 475.608 kWh
Koszt rocznego zużycia energii: 475.608 kWh x 0,50 zł/1 kW = 237.804 zł/rok
46
3. koszt wody do płukania filtrów
wariant II.
wariant III.
37,4 m³
31,4 m³
37,4 x 1,5 = 56,1 m³/d
31,4x1,5= 47,1 m³/d
56,1x4=224,4 zł/d
47,1x4=188,4 zł/d
224,4x365=81.906 zł/rok
188,4x365=68.766
Ilość wody do płukania 1 filtra
Ilość wody do płukania na dobę
Koszt zużycia wody – dobowy
Koszt zużycia wody-roczny
zł/rok
4. Koszt zużycia CLO2
Koszt ten jest taki sam dla trzech wariantów.
47
19. Wnioski końcowe
Koncepcję modernizacji stacji wodociągowej „Granica” w Świnoujściu opracowano w
trzech wariantach:
Wariant I. – napowietrzanie ciśnieniowe wody połączone z rozbudową istniejącego
budynku ( 10 filtrów i 6 aeratorów)
Wariant II. - napowietrzanie otwarte, filtracja ciśnieniowa z zasypaniem filtrów
piaskiem i chalcedonitem oraz budową zbiornika reakcji.
Wariant III. - napowietrzanie otwarte, filtracja ciśnieniowa z zasypaniem filtrów
piaskiem, antracytem i braunsztynem oraz budową zbiornika reakcji.
Koszty wariantów przedstawiono w poniższej tabeli:
wariant
Koszty
inwestycyjne
Koszty eksploatacyjne
w PLN
PLN/rok
PLN/m³
wariant I
449.411
0,41
wariant II.
385.410
0,35
wariant III.
372.270
0,34
Pod względem kosztów inwestycyjnych wariant I jest droższym o wariantu III o
1.447.000 PLN, co stanowi ~43%. Wariant II jest bardzo zbliżony do wariantu III i różni
się tylko kosztem złóż filtracyjnych.(różnica wynosi ~3%).
Pod względem kosztów eksploatacyjnych najkorzystniejszym jest wariant III i jest
tańszym od wariantu I o ~17%.
Warianty II i III polegające na zastosowaniu napowietrzania otwartego są skuteczniejsze
pod względem efektów technologicznych od wariantu I, gdyż woda surowa zawiera duże
ilości wytrącających się w rurociągach osadów i wprowadzanie jej do otwartego zbiornika
reakcji pozwala na ich wytrącenie. Obecnie, przy ciśnieniowym układzie napowietrzania,
48
osady te są wprowadzane na aeratory i następnie na filtry, co bardzo utrudnia proces
uzdatniania wody. Poza tym napowietrzanie otwarte zapewnia dobre odgazowanie wody
w zakresie siarkowodoru i dwutlenku węgla, co również wpływa korzystnie na proces
uzdatniania wody i zapach. Innym korzystnym aspektem budowy zbiornika reakcji jest
możliwość zapewnienia ciągłości dostawy wody w trakcie realizacji inwestycji.
Zbiornik reakcji budowany na zewnątrz budynku SUW pozwala na niezakłóconą pracę
urządzeń uzdatniających na potrzeby odbiorców przez okres znacznie dłuższy niż w
wariancie I.
Reasumując, poleca się do realizacji napowietrzanie otwarte, a z dwóch wariantów II i
III należy wybrać wariant III, gdyż dzięki zastosowanym złożom filtracyjnym zapewnia
on większą skuteczność w uzdatnianiu wody i posiada najniższe koszty eksploatacyjne
Opracowała
mgr inż. Barbara Gabryelewicz
49
50