praca magisterska z Warszawy

Proces płukania dwóch sekcji oczyszczających wodę czwartorzędową jest prawie całkowicie zautomatyzowany. Każda z sekcji, widoczna na zdjęciu nr 4, jest płukana osobno z częstotliwością raz na trzy doby. Płukanie uruchamia sterownik firmy SAIA typu PCD4.K210 Versia A, który nadzoruje pracę całej stacji i steruje pompami i zaworami pneumatycznymi. Zgodnie z rysunkiem nr 4 płukanie przeprowadzane jest wodą uzdatnioną pobieraną ze zbiornika zapasowo-wyrównawczego. Dwie pompy 100 PJM 200 tłoczą wodę do filtru płucząc go strumieniem wstecznym do kierunku filtracji. Przed wlotem wody na filtr do rury podawane jest powietrze z intensywnością 15 dm³/s na 1 m² powierzchni złoża. Jako pierwszy w sekcji płukany jest odżelaziacz przez około 45 minut, a 5 minut po nim odmanganiacz przez 15 minut.     Wody popłuczne odprowadzane są grawitacyjnie kanałem do odstojnika znajdującego się poza budynkiem stacji. Kanał ten o długości 114 m wykonany jest z rur PCW  300 mm. Na załamaniach kanału wykonano studzienki kanalizacyjne z kręgów żelbetowych  120 cm, przykrytych płytą żelbetową z włazem.

Odstojnik składa się z ośmiu komór, zbudowanych z kręgów żelbetowych  160 cm, połączonych między sobą dwoma rurami żeliwnymi  20 cm. Sumaryczna objętość osadnika poniżej dolnej krawędzi przewodu tworzy część osadową i wynosi 4,8 m³. Natomiast objętość zawarta między dolnym i przelewowym przewodem, odprowadzającym nadmiar wód popłucznych do kanalizacji, stanowi część przepływową osadnika i wynosi 14,5 m³. Komory przykryte są płytą żelbetową z włazem. W celu umożliwienia wejścia do komór odstojnika zamontowano stopnie żeliwne. Dla zapewnienia należytej wentylacji skrajne komory wyposażono w rury wywiewne. Na przewodzie odpływowym zamontowano zasuwę kielichową z przedłużonym trzpieniem wyprowadzonym do skrzynki ulicznej.

W odstojniku zainstalowano również sygnalizację minimalnego i maksymalnego poziomu napełnienia odstojnika. Wody popłuczne powinny być przetrzymywane w odstojniku przez okres nie krótszy niż 4 godz. W tym czasie wytrącona zostanie zawiesina, składająca się głównie ze związków żelaza i manganu. Po otwarciu zasuwy wody nadosadowe odprowadzane są do studzienki kanalizacyjnej.

Istniejące w stacji dwie sekcje uzdatniania wody czwartorzędowej płukane są osobno i prawie całkowicie automatycznie. Natomiast sekcja uzdatniania wody trzeciorzędowej płukana jest ręcznie. Ponieważ sekcja ta jest nietypowym układem, uzdatniającym wysokojakościową wodę, w dalszej części pracy nie będzie omawiana. Zgodnie z rysunkiem nr 4 proces płukania sekcji czwartorzędowej przebiega następująco:

Niezależnie od przebiegu procesu płukania zawsze otwarte są zasuwy:Z_1÷6,Z₉,Z₁₃ oraz pracują dwie pompy płuczne.

1) Odżelaziacz

1. a) 5 min przedmuchiwania złoża powietrzem

– zawory zamknięte Z₁₀

– zawory otwarte Z₈,Z₁₁

1. b) 9 min płukanie wsteczne mieszaniną powietrzna z wodą, podczas którego zużywa się 22 m³    wody

-stan zaworów pozostaje bez zmian

1. c) 5 min przerwa
2. d) 20 min płukanie wsteczne wodą, podczas którego zużyto 47 m³ wody

– zawory zamknięte Z₇,Z₈,Z₁₀

– zawory otwarte Z₁₁,

2) Odmanganiacz

1. a) 5 min przedmuchiwania złoża powietrzem

– zawory zamknięte Z₇,Z₈,Z₁₁,Z₁₅

– zawory otwarte Z₁₂,Z₁₄

1. b) 10 min płukanie wsteczne mieszaniną powietrzna z wodą podczas którego zużywa się 20 m³    wody

– układ zaworów pozostaje bez zmian

PARAMETRY HYDRAULICZNE PROCESU PŁUKANIA ZŁOŻA.

W badanych stacjach wodociągowych mamy do czynienia z różnymi cyklami technologicznymi przeprowadzonymi na różnego rodzaju filtrach. Ma to znaczny wpływ na przebieg procesu płukania. W celu porównania układów płucznych tych stacji wykonano tabelkę, w której zamieszczono aktualne dane odnośnie intensywności płukania i wydajności stacji.

Tabela 3

Wnioski

Złożę jest najintensywniej płukane w stacji w Wiązownej, która na płukanie zużywa aż 47 % ogólnej objętości wody dostarczanej do sieci. W związku z tym nasuwa się pytanie czy można by było płukać filtry raz na dobę skoro obecna wydajność stacji stanowi 20 % wydajności projektowej.

Podobną intensywnością płukane są filtry w Zielonce, na płukanie których przeznacza się 20,3 % wyprodukowanej wody. Nieporównywalnie mniejszy procent wody, przeznaczonej na cele produkcyjne, zużywa warszawska stacja wodociągowa, w której filtry płukane są z najmniejszą intensywnością i częstotliwością.

Stacja ta wyposażona jest w nieco innego typu odstojnik, różniący się liczą komór jak również sposobem ich połączenia. Osadnik ten charakteryzuje się następującymi parametrami:

– objętość całkowita 45,2 m³,

– objętość użyteczna 19,3 m³, składa się z:

– objętość części przepływowej 14,5 m³,

– objętość części osadowej 4,8 m³.

Projektant przyjął, że jednocześnie będzie płukany jeden filtr przez 11 minut. Zużycie wody podczas takiego procesu by wyniosło 14,04 m³ jaką może pomieścić wybudowany na podstawie tego projektu odstojnik. Obecnie jednak proces płukania przebiega inaczej, a całkowita ilość wody zużytej podczas tego procesu wynosi 89 m³. Przekracza to sześciokrotnie pojemność odstojnika i powoduje zmianę charakteru pracy odstojnika na przepływowy. Zakładając, że podczas napełniania odstojnika zasuwa wylotowa jest zamknięta, możemy sprawdzić czy długość odstojnika jest wystarczająca dla usunięcia osadu. Zakładając, że wypływ wody ze zbiornika będzie się odbywał całym przekrojem, zwierciadło wody będzie na wysokości 1,53 m nad dnem osadnika. Przebieg opadania cząstek w rozpatrywanym przypadku będzie się nieco różnił od klasycznej sedymentacji w zbiorniku poziomym. W celu dokładnego przeanalizowania zachodzących w osadniku procesów przyjrzyjmy się kolejno drodze pojedynczej cząstki. Z dużą prędkością wpada ona do pierwszej komory, w której charakter przepływu jest pionowy. W komorze tej panują duże zawirowania, które jedynie cząsteczką o znacznej masie pozwolą opaść na dno. Z komory pierwszej przepływa ona rurą średnicy 200 mm do następnej komory. Podczas przejścia przez rurę nabiera ona prędkości na skutek zmniejszenia przekroju przepływu. W drugiej i następnych komorach będą się osadzać tylko cząsteczki, które znajdą się w części osadowej tzn. poniżej przewodu łączącego dwie komory. Natomiast cząsteczki znajdujące się powyżej przewodu będą również sedymentować, ale ze znacznie mniejszą skutecznością ponieważ panujące w okolicy strefy przyotworowej zaburzenia przerwą ten proces, kierując je do następnych komór lub ponownie do części osadowej lub przepływowej. W pozostałych komorach proces ten przebiega podobnie jedynie w ostatniej komorze bardziej intensywnie. Kierując się tymi rozważaniami można w przybliżony sposób ustalić sprawność osadnika według następującej proporcji:

gdzie: y – zbiór cząstek znajdujących się w strefie osadowej,

y_o  – zbiór wszystkich cząstek.

Z powyższych obliczeń wynika, że sprawność osadnika będzie wynosiła 32 %. Jest to wielkość bardzo orientacyjna ponieważ nie zależy od prędkości opadania cząstek ani od długości osadnika.