Települési vízgazdálkodás 1. évközi feladat
Kiadva: 2015.10.13. 8:40:00
Minta Egy (neptun kód: AAAAA1) hallgató részére. A megadott vízigények kielégítésére kell tisztítási technológiát tervezni, a vízbázis vízminősége alapján. A tisztított víznek a 201/2001 (X.25.) kormányrendeletben és más jelenleg hatályos jogszabályokban foglalt határértékeknek kell eleget tennie. Kiindulási adatok: Ellátandó lakosok szám: 10000 fő Fajlagos vízigény: 100 l/(fő·d) Óracsúcs tényező: 1,1 Technológiai vízigény az átlagos napi vízigény százalékában: 10 % A tisztítási technológia napi üzemóráinak száma: 16 h Vízbázis: Tengervíz mg O2 dm3 mg O2 Biológiai oxigénigény (BOI5): 3,7 dm3 + mg NH4 Ammónium: 0,2 dm3 μg Fe2+ Vas: 100 dm3 μg Mn2+ Mangán: 30 dm3 μg As3+ As3+: 5 dm3
Kémiai oxigénigény (KOIps): 4
As5+: 10
μg As5+ dm3
Összes arzén: 15 Metán: 0
μg As dm3
Nl m3
Agresszív szén-dioxid: 0
mg CO2 dm3
Zavarosság: 10 NTU mg F Fluor: 0,7 dm3 Keménység: 100 nko
Beadandó feladatrészek: 1. Technológia blokkvázlata 2. Számítások (szakirodalmi források, szabványok megjelölésével, ha lehetséges) Az elkészült feladatot beadás ellőtt az órai gyakorlat keretében legalább egyszer be kell mutatni konzultáció céljából. Részletes tartalmi és formai követelményeket a kiadott (vki.ejf.hu honlapról letölthető) példa tartalmazza! Beadás: egyetlen .pdf fájlba összefűzött dokumentációt kell feltölteni a SZEREND-be. A fájl neve: „2_AAAAA1_TVG1” legyen! Salamon Endre s.k.
Értékelés:
3 pont (2) – helyes blokkvázlat, maximális mértékadó vízhozam 3,5 pont (3) – legalább egy technológiai lépés méretezése számításokkal 4 pont (4) – legalább kettő technológiai lépés méretezése számításokkal 4,5 pont (5) – minőségtől függően
1. Mértékadó vízhozamok számítása: Alapadatok: N = 10000 fő
q = 100
l fő ⋅ d
β h = 1,1
ε üz = 0,1
tüz = 16 h
Napi átlag szükséges víztermelés:
Qd = N ⋅ q (1 + ε üz ) = 10000 ⋅100
l m3 ⋅10−3 ⋅ (1 + 0,1) = 1100 fő ⋅ d d
Fogyasztás órai csúcs:
N ⋅q l 1 m3 = 1,1⋅10000 ⋅100 ⋅10 −3 ⋅ = 45,83 24 fő ⋅ d 24 h 3 m 1100 3 Qd d = 68, 75 m = Napi szükséges maximális víztermelés: Qh ,max = h t üz h 16 d A technológiát tehát 68,75 m3/h-ra méretezzük, de olyan kialakítást választunk, ami lehetővé teszi, hogy kis vízigények esetén fele kapacitással is üzemelhessen. Qh ,max, fogy = β h ⋅
2. Szükséges technológiai lépések a vízminőség és a határértékek alapján: - Koagulációs szűrés: Zavarosság, KOI, BOI, vas- és arzéntartalom csökkentéséhez - Ultraszűrés RO tehermentesítéséhez, mikroorganizmusok visszatartásához. - RO a víz sótalanításához - Rekarbonálás a víz keménységének beállításához - Fertőtlenítés 2.1. Technológiai lépések megvalósítása: - Koagulációs szűrés: nyersvíz nyomás alatti levegőztetése a vastartalom oxidálásához. Többlet vas-só adagolás a megfelelő koaguláció biztosításához. Szűrés megvalósítása épületen belül elhelyezett hengeres acéltartály állószűrőkkel, kvarchomok tölteten. - Ultraszűrés: nincsenek külön műveletek. Megvalósítás nyomás alatti ultraszűrő membránokkal. - RO: nincsenek külön műveletek. Megvalósítása megfelelő számú RO egységgel. - Rekarbonálás: Épületen belül elhelyezett hengeres acéltartály állószűrőkkel, mészkő-dolomit töltettel. - Fertőtlenítés: Hypo adagolás IBC tartályból adagolószivattyúval. 2.2. A javasolt technológia blokkvázlata:
2.3. Technológiai elemek méretezése: 2.3.1. Koagulációs gyorsszűrők: Tervezéshez felhasznált adatok forrásai: Mészáros Gábor: Felszín alatti víz tisztítása. Baja : Phare program, 1998. 50 p. Laky Dóra: Arzénmentesítés koagulációval. PhD értekezés, BME 2009. http://www.vkkt.bme.hu/feltoltesek/2010/09/LakyDora_ertekezes_2009.pdf A zárt nyomás alatti gyorsszűrőket 5 m/h szűrési sebességre méretezzük. A vastalanítás mellett arzéneltávolítás is fellép. (Mészáros, 1998; Laky, 2009).
Összes szükséges szűrőfelület: Asz =
Qh ,max = v sz
m3 h = 13, 75 m2 m 5 h
68, 75
Alkalmazott szűrőtartály átmérő: 2,5 m amiből egy szűrő felülete: A = A szűrők szükséges darabszáma: n =
A tényleges szűrési sebesség: v =
2, 52 π = 4, 91 m2 4
Asz 13, 75 = = 2,8 ≈ 3 db + 1 tartalék A 4, 91
Qh ,max 68, 75 m = = 4, 67 < 5 megfelel. 3 ⋅ A 3 ⋅ 4, 91 h
2.3.1. UF membránszűrők: Tervezéshez felhasznált adatok forrásai: ZW 1500 OEM Manual: GE WATER AND PROCESS TECHNOLOGIES Pressurized UF ZW1500 OEM Design Guidelines, http://wenku.baidu.com/view/fcf159c65fbfc77da269b124) A négy szűrőhöz négy sort alakítunk ki az UF membránokból is. Egy sorra jutó maximális vízhozam, ha egyszerre 3 sor üzemel:
Qt =
Qh ,max = 3
m3 3 h = 23 m 3 h
68, 75
A célra ZW1500 membránokat használunk: 2
gal dm3 1 1 Javasolt fluxus: Ft = 30 gfd = 30 2 = 3, 7854 ⋅ = 50, 93 LMH (ZW ⋅ m ft ⋅ d US dry gallon 0, 3048 24 h ft d 1500 OEM Manual)
Egy modul felülete: Am = 51,1 m2 (ZW 1500 OEM Manual)
Egy sorban (rack-ben) szükséges membránfelület: A =
Egy sorban levő modulok száma: N =
Qt = Ft
23
m3 h
50, 93 ⋅10−3
A 452 m2 = = 8,85 ≈ 9 db Am 51,1 m2
m3 m2 ⋅ h
= 452 m2
Települési vízgazdálkodás 1. évközi feladat
Kiadva: 2015.10.13. 8:40:00
Minta Kettő (neptun kód: BBBBB2) hallgató részére. A megadott vízigények kielégítésére kell tisztítási technológiát tervezni, a vízbázis vízminősége alapján. A tisztított víznek a 201/2001 (X.25.) kormányrendeletben és más jelenleg hatályos jogszabályokban foglalt határértékeknek kell eleget tennie. Kiindulási adatok: Ellátandó lakosok szám: 50000 fő Fajlagos vízigény: 100 l/(fő·d) Óracsúcs tényező: 1,4 Technológiai vízigény az átlagos napi vízigény százalékában: 15 % A tisztítási technológia napi üzemóráinak száma: 20 h μg As5+ 5+ As : 30 Vízbázis: Talajvíz dm3 mg O2 μg As Kémiai oxigénigény (KOIps): 10 Összes arzén: 45 dm3 dm3 mg O2 Nl Biológiai oxigénigény (BOI5): 7 Metán: 5 3 dm3 m mg NH+4 mg CO2 Ammónium: 1 Agresszív szén-dioxid: 10 dm3 dm3 2+ μg Fe Zavarosság: 1 NTU Vas: 1000 3 mg F dm Fluor: 1 2+ μg Mn dm3 Mangán: 100 Keménység: 20 nko dm3 μg As3+ As3+: 10 dm3 Beadandó feladatrészek: 1. Technológia blokkvázlata 2. Számítások (szakirodalmi források, szabványok megjelölésével, ha lehetséges) Az elkészült feladatot beadás ellőtt az órai gyakorlat keretében legalább egyszer be kell mutatni konzultáció céljából. Részletes tartalmi és formai követelményeket a kiadott (vki.ejf.hu honlapról letölthető) példa tartalmazza! Beadás: egyetlen .pdf fájlba összefűzött dokumentációt kell feltölteni a SZEREND-be. A fájl neve: „2_BBBBB2_TVG1” legyen! Salamon Endre s.k.
Értékelés:
3 pont (2) – helyes blokkvázlat, maximális mértékadó vízhozam 3,5 pont (3) – legalább egy technológiai lépés méretezése számításokkal 4 pont (4) – legalább kettő technológiai lépés méretezése számításokkal 4,5 pont (5) – minőségtől függően
1. Mértékadó vízhozamok számítása: Alapadatok: N = 50000 fő
q = 100
l fő ⋅ d
β h = 1, 2
ε üz = 0,15
tüz = 20 h
Napi átlag szükséges víztermelés:
Qd = N ⋅ q (1 + ε üz ) = 50000 ⋅100
l m3 ⋅10−3 ⋅ (1 + 0,15) = 5750 fő ⋅ d d
Fogyasztás órai csúcs:
N ⋅q l 1 m3 = 1, 4 ⋅ 50000 ⋅100 ⋅10−3 ⋅ = 291,67 24 fő ⋅ d 24 h 3 m 5750 3 Qd d = 287, 5 m = Napi szükséges maximális víztermelés: Qh ,max = h t üz h 20 d A technológiát tehát 291,67 m3/h-ra méretezzük, de olyan kialakítást választunk, ami lehetővé teszi, hogy kis vízigények esetén kisebb kapacitással is üzemelhessen. Qh ,max, fogy = β h ⋅
2. Szükséges technológiai lépések a vízminőség és a határértékek alapján: - Nyitott levegőztetés: Metán és agresszív szén-dioxid csökkentéséhez - Lassú szűrés: Szervesanyag, vas, mangán és ammónium (esetleg arzén) csökkentéséhez - Gyorszűrés: Vastalanítás és mangántalanítás (utóbbi bedolgozott szűrővel) - Arzén adszorpció ózonos oxidációt követően (ha a természetes vastartalom nem nyújt kellő eltávolítást a szűrési lépcsőkben) - Fertőtlenítés 2.1. Technológiai lépések megvalósítása: - Levegőzetés: vákuumos levegőztetés - Lassúszűrés: nincsenek külön műveletek. Megvalósítás lassúszűrő műtárgyban. - Gyorszűrés: Fekvő szűrőkben. Mangántalanításhoz bedolgozott szűrő. - Arzén adszorpció: ózonozás után adszorberrel töltött szűrőtartályban. - Fertőtlenítés: Klórgáz adagolás, hordóból, Advance adagolóval. 2.2. A javasolt technológia blokkvázlata: Amennyiben a lassúszűrő kielégítő vas- és mangán eltávolítást biztosít, úgy gyorsszűrési műveleteket meg lehet kerülni. Ugyan emiatt az arzéneltávolítási fokozat is megkerülhető, vagy részáramban is működtethető.
2.3. Technológiai elemek méretezése: 2.3.1. Lassúszűrő: Tervezéshez felhasznált adatok forrásai: L. Huisman, W.E. Wood: Slow sand filtration. World Helath Organization, Genf, 1979 A lassúszűrőt 0,1 m/h szűrési sebességre méretezzük: Szükséges szűrőfelület:
A=
Qh ,max, fogy v sz
m3 h = 2917 m2 ≈ 3000 m2 m 0,1 h
291,67 =
4 db 100 m x 100 m négyszög alaprajzú műtárgy megfelelő lesz. A szűrőréteg vastagsága 1,5 m (Huisman és Wood, 1974) 2.3.1. Fertőtlenítés: Tervezéshez felhasznált adatok forrásai: Mészáros Gábor: Felszín alatti víz tisztítása. Baja : Phare program, 1998. 50 p. Grundfos VGA-113 Gázadagoló-szabályzó Szerelési és kezelési utasítás (http://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CB8 QFjAA&url=http%3A%2F%2Fnet.grundfos.com%2FAppl%2FWebCAPS%2FGrundfosliterature3066021.pdf&ei=Pk0qVKDxDcySyASd6IK4Cg&usg=AFQjCNHTAxUhwMFjuEi638ScO62JtByOPQ) A klóradagolást maximum 1 g/m3 klórigényre méretezzük (Mészáros, 1998), melynek lehetővé kell tennie 0,5 g/m3 adagolást is.
ɺ Cl2 = Qh ,max, fogy ⋅ cCl2 = 291,67 m
m3 g g ⋅1 3 = 291, 7 h m h
Választott klórgáz adagoló berendezés: Grundfos VGA-113-500/A1-Y (25-500 g/h, automatikus, 4-20 mA vezérelt, nyomáskülönbség-szeleppel). (VGA-113 Szerelési és kezelési utasítás). Blokkvázlat:
