Диплом по Водоснабжению

автор: Окси от 12-10-2012, 21:24 |

Дипломные работы |

Полный текст работы с формулами и таблицами

pz_diplom.docx

Введение

Ежегодно в России из-за недостаточного качества воды заболевают от 1500 до 50000 человек. Около 28% населения страны потребляют воду с повышенной минерализацией, что приводит к сердечно-сосудистым заболеваниям и заболеваниям почек, 35% – с повышенным содержанием железа, что ведет к различным аллергиям, 14 миллионов человек в стране потребляют воду с повышенным количеством патогенных организмов.
Специалисты отмечают, что при улучшении водоснабжения продолжительность жизни россиян может увеличиться на 5-7лет.
Именно поэтому обеспечение населения водой, отвечающей санитарно – гигиеническим требованиям, является одной из основных задач не только работников системы водоснабжения, но и приоритетным направлением в политике государства. В современных условиях требуется комплексный подход к решению задач водоснабжения, учитывающий интересы различных групп потребителей воды, рациональное её использование, предусматривающий разработку мероприятий по охране источников от загрязнения и истощения, совершенствование систем водоснабжения, использование научно обоснованных норм водопотребления, разработку маловодных и безводных технологических процессов, совершенствование водного законодательства и другие.
В настоящее время водохозяйственная политика в Российской Федерации осуществляется по следующим направлениям :
- рациональное использование, восстановление и охрана водного фонда;
- улучшение качества питьевого водоснабжения, в том числе за счет восстановления водных объектов и расширения использования подземных вод;
- осуществление мероприятий по предупреждению и уменьшению опасных последствий паводков, наводнений, подтоплений территорий и водной эрозии;
- формирование системы государственного надзора за безопасностью водохозяйственных сооружений;
- совершенствование системы информационного обеспечения управления водными хозяйствами;
- развитие научного обеспечения водохозяйственной и водоохраной деятельности, совершенствование законодательной и нормативно-метадической базы;
В центре новой водохозяйственной политики – человек и его право на чистую воду, гарантированная защищенность от неблагоприятного воздействия водного фактора.
Важнейшим условием развития водохозяйственного комплекса России является создание экономического механизма, обеспечивающего финансирование водохозяйственных работ, активизацию инвестиционного и инновационного процессов, привлечение средств внебюджетных источников финансирования и стимулирующего рациональное использование и охрану водных ресурсов, финансовое обеспечение гражданской ответственности за вред, причиненный в результате аварий на водохозяйственных объектах или чрезвычайных ситуаций природного характера. Без создания такого механизма и оказания государственной поддержки развитие водохозяйственного комплекса невозможно.

1 Общий раздел

1.1 Краткая характеристика объекта проектирования

Объектом проектирования является поселок с населением 20000 человек, расположенный в Краснодарском крае. Поселок имеет застройку один – пятиэтажными зданиями. Степень санитарного благоустройства зданий - централизованное горячее водоснабжение. Промышленность города представлена фабрикой по первичной переработке шерсти. Источником водоснабжения являются поверхностные воды – река, протекающая с южной стороны от города. Качество поверхностных вод не удовлетворяет требованиям СанПиН по показателям мутности, цветности и бактериальной загрязненности.
Площадка объекта проектирования сложена сухими грунтами.
Климат умеренно - континентальный. Средняя температура января минус четыре градуса. Средняя температура июля плюс двадцать три градуса.

1.2 Нормативные данные

В данном проекте все расчеты выполнены и технические решения приняты на основании следующих нормативных документов:
- СНиП 2.04.02 – 84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
- СНиП 23.01.01 – 99 Строительная климатология.
Удельное водопотребление принято по СНиП 340 л/чел∙сут для зданий с централизованным водоснабжением с учетом климатических условий [1].

2 Расчётно – технологический раздел

2.1 Теоретическое обоснование выбора схемы водоснабжения

6

1-река; 2-водозабор, совмещённый с насосной станцией первого подъема; 3-очистная станция с насосной станцией второго подъема; 4-водонапорная башня; 5-водопроводная сеть; 6-водоводы
Рисунок 2 – Схема водоснабжения поселка
Так как в месте отбора воды из источника грунты рыхлые, а берег пологий устанавливается водозабор руслового типа, совмещенный с насосной станцией первого подъема. Русловые водозаборные сооружения имеют водоприемник расположенный в водоисточнике на некотором расстоянии от берега. Водоприемники соединяются с береговым сеточным колодцем, оборудованным сетками для процеживания воды, самотечными линиями и всасывающими водоводами. Из берегового колодца вода насосами, расположенными в насосной станции первого подъема, по напорным водоводам подается на очистные сооружения. Водозаборные сооружения оборудуются камерой переключения и напорными трубопроводами для возможности подачи воды для промывки водоприемников и самотечных линий обратным током воды. На водозаборах предусматривается система подачи горячей воды и воздуха для предотвращения закупорки решеток водоприемника шугой и обрастания креплений берегов откоса. Насосы первого подъема перекачивают воду по чугунным напорным трубопроводам на очистные сооружения, где происходит очистка воды до требований нормативных документов. Очистные сооружения совмещены с насосной станцией второго подъема, который устанавливается после всех этапов очистки и перекачивает воду по чугунным напорным трубопроводам в водонапорную башню. Водонапорная башня предназначена для регулирования напора и расхода воды в водопроводной сети, создания её запаса и выравнивания графика работы насосных станций. Водонапорная башня состоит из бака (резервуара) для воды, цилиндрической формы, и опорной конструкции – ствола. Регулирующая роль водонапорной башни заключается в том, что в часы уменьшения водопотребления избыток воды, подаваемой насосной станцией, накапливается в водонапорной башне и расходуется из нее в часы увеличенного водопотребления. Опорные конструкции выполняются в из стали, баки —из железобетона. Водонапорные башни оборудуют трубами для подачи и отвода воды, переливными устройствами для предотвращения переполнения бака, а также системой замера уровня воды с телепередачей сигналов в диспетчерский пункт. Для подъёма на башню существует наружная лестница с предохранительным ограждением. Водонапорная башня расположена на наиболее высоко отметке местности 126,00 м и поэтому в водопроводную сеть вода попадает самотеком. Водопроводная сеть должна удовлетворять следующим основным требованиям:
а) обеспечивать подачу заданных количеств воды к местам ее потребления под требуемым напором;
б) обладать достаточной степенью надежности и бесперебойности снабжения водой потребителей.
Кроме того, сеть должна быть запроектирована наиболее экономично, т. е. обеспечивать наименьшую величину приведенных затрат на строительство и эксплуатацию как самой сети, так и неразрывно связанных с ней в работе других сооружений системы.
Так как система водоснабжения второй категории водопроводная сеть выполнена кольцевой.

2.2 Определение режима водопотребления и расчетных расходов воды

Среднесуточный расход воды, м3/сут, определяется по формуле:
Qср.сут = , (4)
где q – удельное водопотребление, q = 340 л/чел ∙ сут [1];
N – расчетное население, N = 20000 чел.
Qср.сут= м3/сут
Максимальный суточный расход, м3/сут, определяется по формуле:
, (5)
где Ксут. макс – коэффициент максимальной суточной неравномерности,
Ксут. макс=1,3 [1];
К – коэффициент, учитывающий неучтенные расходы и нужды промышленности, К=1,15 [1].
Qсут. макс= м3/сут
Коэффициент максимальной часовой неравномерности, определяется по формуле:
, (6)
где αмакс – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и других условий, αмакс =1,2;
βмакс – коэффициент учитывающий число жителей, βмакс=1,2;
Кч.макс =
Противопожарный расход воды, л/с, определяется по формуле:
, (7)
где qпож – норма расхода воды на пожаротушение, qпож=15 л/с [1];
Ппож – расчетное количество одновременных пожаров, Ппож=2 [1];
qс – норма расхода на одну пожарную струю qc = 2,5 л/с [2];
nc – число пожарных струй nc = 2 [2].
, л/с
Расход воды на технологические нужды, м3/сут, определяется по формуле:
, (8)
где qм – нормы расхода воды на единицу выпускаемой продукции, qм=40м3 [5];
М – количество выпускаемой продукции, М = 0,8 т/сут
,м3/сут
Расход воды на хозяйственно – питьевые нужды за смену, м3/сут, определяется по формуле:
Qcм =q1 ∙ N1/1000 , (9)
где q1 – норма расхода на одного работающего в смену:
Для холодных цехов – 25 л/чел [2]
Для горячих цехов – 45 л/чел [2]
N1- количество работающих в смену в холодном цеху или горячем цеху;
Расход воды на душевые нужды, м3, определяется по формуле:
Qд = qд ∙nд/1000 , (10)
где qд – норма расхода воды, приходящаяся на одну душевую сетку, л/ч
qд = 500л/ч [2];
nд– число душевых сеток, определяемое по формуле:
nд = Nд/m , (11)
где Nд – число людей, пользующихся душем;
m – число людей, приходящихся на одну душевую сетку
Результату расчётов расходов представлены в таблице 1
Сводное водопотребление выполнено с использованием программы «Hydro» и представлено в таблице 2

Таблица 2 - Сводная ведомость расчетных расходов
Часы Район 1 Фабрика по первичной переработке шерсти Всего, м3/ч

Тех.
нужды, м3/ч Хол. цех Гор. цех Душ, м3/ч

% Расход, м3/ч % Расход, м3/ч % Расход, м3/ч
0-1 2,5 252,90 1,33 12,50 0,77 12,50 2,56 24,50 282,06
1-2 2,45 247,84 1,33 6,25 0,38 8,12 1,66 0,00 251,22
2-3 2,2 222,55 1,33 6,25 0,38 8,12 1,66 0,00 225,93
3-4 2,25 227,61 1,33 6,25 0,38 8,12 1,66 0,00 230,99
4-5 3,2 323,71 1,33 18,75 1,15 15,65 3,20 0,00 329,40
5-6 3,9 394,52 1,33 37,50 2,30 31,25 6,40 0,00 404,55
6-7 4,5 455,22 1,33 6,25 0,38 8,12 1,66 0,00 458,60
7-8 5,1 515,92 1,33 6,25 0,38 8,12 1,66 0,00 519,29
8-9 5,35 541,21 1,33 12,50 0,63 12,50 2,12 41,00 586,29
9-10 5,85 591,79 1,33 6,25 0,32 8,12 1,38 0,00 594,81
10-11 5,35 541,21 1,33 6,25 0,32 8,12 1,38 0,00 544,23
11-12 5,25 531,09 1,33 6,25 0,32 8,12 1,38 0,00 534,12
12-13 4,6 465,34 1,33 18,75 0,95 15,65 2,66 0,00 470,28
13-14 4,4 445,10 1,33 37,50 1,90 31,25 5,30 0,00 453,64
14-15 4,6 465,34 1,33 6,25 0,32 8,12 1,38 0,00 468,36
15-16 4,6 465,34 1,33 6,25 0,32 8,12 1,38 0,00 468,36
16-17 4,9 495,68 1,33 12,50 0,45 12,50 1,52 34,00 532,99
17-18 4,8 485,57 1,33 6,25 0,23 8,12 0,99 0,00 488,11
18-19 4,7 475,45 1,33 6,25 0,23 8,12 0,99 0,00 478,00
19-20 4,5 455,22 1,33 6,25 0,23 8,12 0,99 0,00 457,77
20-21 4,4 445,10 1,33 18,75 0,68 15,65 1,90 0,00 449,02
21-22 4,2 424,87 1,33 37,50 1,36 31,25 3,80 0,00 431,36
22-23 3,7 374,29 1,33 6,25 0,23 8,12 0,99 0,00 376,84
23-24 2,7 273,13 1,33 6,25 0,23 8,12 0,99 0,00 275,68
100 10116 32 300 15 300 50 100 10312

Ступенчатый график водопотребления приведен на рисунке 1
Q, м3/ч
t,часы

Рисунок 1 – График потребления воды по часам суток

2.3 Трассировка и конструирование водопроводной сети

Разработка схемы водопроводной сети населенного пункта начата с определения места расположения водонапорной башни. Затем определены расположение основных линий сети, с таким расчетом чтобы они снабжали водой все жилые районы и предприятие. Трассировка водопроводной сети произведены исходя из условия обеспечения требуемой надежности их работы и наименьшей строительной стоимости. Трассы магистральных линий проложены параллельно красной линии застройки вдоль уличных проездов и по наиболее возвышенным участкам местности. Водоводы проложены с учетом зоны санитарной охраны. Пересечения дорог выполнены под прямым углом. Так как система водоснабжения второй категории [1] водопроводная сеть выполнена кольцевой, водоводы проложены в две линии, достоинством кольцевой сети является то, что при аварии, (и выключении) любого ее участка вода может быть подана в обход по параллельно расположенным линиям. При этом нарушается снабжение водой только тех потребителей, которые присоединены к выключенному участку, также кольцевая форма сети парализует действие гидравлических ударов, которые иногда возникают в водопроводных сетях [13].
Глубина заложения водопровода, м, определяется по формуле:
Hзал. = Hпром + 0,5
Н1≥0,7+ (9)
где Hпром – глубина промерзания грунта, Hпром = 0,8 м [3]
Hзал =1,3 м
1,3≥0,7+0,3 - условие выполняется [3]

2.4 Гидравлический расчет водопроводной сети

Так как схема водоснабжения с односторонним питанием сети, гидравлический расчет кольцевой сети выполнен на два расчётных случая:
- «час максимального водопотребления» (первый случай);
- «час максимального водопотребления плюс пожар» (второй случай);
Удельный расход, л/см, определяется по формуле:
(13)
где Qч – расчетный часовой расход в час максимального водопотребления, Qч=591,79м3/ч;
∑l1 – сумма длин участков сети с односторонним отбором воды,
∑l1=1900 м;
∑l2–сумма длин участков сети с двусторонним отбором воды,∑l2=3400м.
qуд. =0,018830 л/см
Путевой расход на участке, л/с, определяется по формуле:
, (14)
где li – длина участка, м;
n – число показывающее, одно или двусторонний отбор.
Узловой расход, л/с, определяется по формуле:
, (15)
где ∑qi – сумма путевых расходов на участках прилегающих к данному узлу;
Qсоср – сосредоточенный расход (расход предприятием в час максимального водопотребления) Qсоср=3,03 м3/ч.
Результаты определения путевых и узловых расходов для первого случая сведем в таблицу 3
Таблица 3 – Путевые и узловые расходы
№ узла № участка Длина,
М Одн. или двухсторон
ний отбор Удельный расход, л/с Путевой расход,
л/с Сосред.
расход,
л/с Узловой расход,
л/с
1 1-2 1050 2 0,018830 39,5430 - 23,0668
1-4 350 1 0,018830 6,5905 -
2 1-2 1050 2 0,018830 39,5430 - 24,0968
2-3 370 1 0,018830 6,9671 0,8417
3 2-3 370 1 0,018830 6,9671 - 29,0924
3-4 1070 2 0,018830 40,2962 -
3-5 580 1 0,018830 10,9214 -
4 1-4 350 1 0,018830 6,5905 - 29,3748
4-7 630 1 0,018830 11,8629 -
3-4 1070 2 0,018830 40,2962 -
5 3-5 580 1 0,018830 10,9214 - 17,3236
5-6 630 2 0,018830 23,7258 -
6 5-6 630 2 0,018830 23,7258 - 24,1024
6-7 650 2 0,018830 24,4790 -
7 6-7 650 2 0,018830 24,4790 - 18,1709
4-7 630 1 0,018830 11,8629 -
165,2277 л/с
Проверка:594,81 /3,6=165,225 л/с

Рисунок 3 – Расчетная схема отбора воды для первого случая

Рисунок 4 – Расчетная схема отбора воды для второго случая.
Гидравлический расчет кольцевой сети выполнен с использованием таблиц [6], увязка сети выполнена по П.В.Лобачеву, при этом поправочные расходы определены по формуле:
, (16)
где ∆h – невязка в кольце, определяемая как алгебраическая сумма потерь напора;
S – сопротивление участка трубы:
(17)
S0 – удельное сопротивление, принимаемое в зависимости от диаметра и материала труб [6].
Потери напора, м, определяются по формуле :
, (18)
где q – расход воды по участку, л/с.
Гидравлический расчет сети для первого и второго случаев выполнен с использованием программы «Hydro» и представлен в таблицах 4 и 5 соответственно

2.5 Гидравлический расчет водоводов

Гидравлический расчет водоводов выполнен с использованием таблиц [6].
Потери напора определены по формуле:
h = 1,2 ∙ 1000i ∙ L/1000 (19)
где 1,2 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления [1];
1000i – потери напора на трение на участке длиной 1000м [6];
L – длина участка, м.
Результаты расчета сведены в таблицу 6. При определении расходов на участках сети учтено, что при нормальной работе по каждому из двух водоводов протекает 50% общего расхода. При аварии работающий водовод имеет нагрузку 70% общего расхода. В таблице приведены следующие обозначения:
НС1 – насосная станция первого подъема;
НС2 – насосная станция второго подъема;
ОС – очистная станция;
q – расход;
v – скорость.

2.6 Расчет пьезометрических напоров и свободных напоров

Расчет пьезометрических напоров производится на основе расчетной схемы отбора воды по диктующему направлению.
Узлы 1-2-3-5 сумма потерь напора – 13,3521 м
Узлы 1-4-3-5– сумма потерь напора – 12,9786 м
Узлы 1-4-7-6-5 сумма потерь напора – 13,2409 м
Диктующее направление – узлы 1-2-3-5
Требуемый свободный напор, м, определяется по формуле:
Hсв = 10 + 4( nэ – 1) , (20)
где nэ – этажность зданий, nэ = 5;
Hсв = 26 м;
При пожаре Hсв = 10 м [1]
Расчёты по определению свободных и пьезометрических напоров представлены в таблицах 7 и 8.
Таблица 7 – Расчёт свободных и пьезометрических напоров (первый случай)
Номер
Узла Номер
Участка Потери напора,м Требуемый
свободный
напор, м Отметки,м Фактич.
свободный
напор, м
земли Пье
зометрические
НС2 - 122,00 169,57 47,57
НС2-ВБ 10,08
ВБ - 126,00 159,48 33,48
ВБ-сеть 1,78 150,94
1 26 124,70 157,70 32,10
1-2 8,06

Продолжение таблицы 7
Номер
Узла Номер
Участка Потери напора,м Требуемый
свободный
напор,м Отметки, м Фактич.
свободный
напор,м
земли пъезометрич.
2 26 119,00 149,64 30,64
2-3 2,47
3 26 118,50 147,17 28,67
3-5 2,87
5 26 118,30 144,30 26,00

Таблица 8 – Расчёт свободных и пьезометрических напоров (2 случай)

Номер
Узла Номер
Участка Потери напора,м Требуемый
свободный
напор, м Отметки,м Фактич
свободный
напор, м
земли Пьезометрические
НС2 - 122,00 179,95 57,95
НС2-ВБ 17,10
ВБ - 126,00 162,85 36,85
ВБ-сеть 2,62
1 10 124,70 160,23 35,53
1-2 11,72
2 10 119,00 148,51 29,51
2-3 4,80
3 10 118,50 143,71 25,21
3-5 15,41
5 10 118,30 128,30 10

2.7 Расчет напорно-регулирующих сооружений

Объём бака водонапорной башни , м3, определяется по формуле:
W = Wр +Wпож. ( 21 )
где Wр - регулирующий объём, определяемый по таблице 8
Wр=1060,666 м3
Wпож.- противопожарный запас воды в баке
Wпож = (qпож+qвн) t 60/ 1000 (22)
t - время, на которое предусмотрено хранение противопожарного запаса воды в баке башни, t = 10 мин [1]

Wпож = 10,5 м3
W=1071,16 м3
Согласно 8 соотношение высоты бака H и его диаметра D H/ D = 0.7
Тогда геометрический объём бака составит:
W = HП D2 / 4 = 0,7D П D2/ 4 = 0,549 D2
D = 1,22 W0.333
D = 12,20 м
H = 0,7 D
H=8,54 м
Высота водонапорной башни, м, определяется по формуле:
НВБ = ZПЬЕЗ - ZВБ (23)
где ZПЬЕЗ – пьезометрическая отметка в узле «водонапорная башня», определяемая по таблице 7
ZПЬЕЗ=159,48 м
ZВБ – отметка земли в узле «водонапорная башня»
ZВБ =126 м
НВБ = 159,48-126=33,48
Таблица 9- определение регулирующего объема
Часы
суток Водопот-ребление Подача
насосов Поступление
в бак Поступление
из бака Остаток
в баке,
0-1 282,06 429,667 147,607 354,421
1-2 251,22 429,667 178,447 532,868
2-3 225,93 429,667 203,737 736,605
3-4 230,99 429,667 198,677 935,282
4-5 329,40 429,667 100,267 1035,549
5-6 404,55 429,667 25,117 1060,666
6-7 458,60 429,667 28,933 1031,733
7-8 519,29 429,667 89,623 941,11
8-9 586,29 429,667 156,623 785,487
9-10 594,81 429,667 165,143 620,344
10-11 544,23 429,667 114,563 505,781
11-12 534,12 429,667 104,453 401,328
12-13 470,28 429,667 40,613 360,715
13-14 453,64 429,667 23,973 336,742
14-15 468,36 429,667 38,693 298,049
15-16 468,36 429,667 38,693 259,356
16-17 532,99 429,667 103,323 156,033
17-18 488,11 429,667 58,443 97,590
18-19 478,00 429,667 48,333 49,257
19-20 457,77 429,667 28,103 21,154
20-21 449,02 429,667 19,353 1,801
21-22 431,36 429,667 1,693 0,108
22,23 376,84 429,667 52,827 52,827
23-24 275,68 429,667 153,987 206,814
Итого 10312 10312 1060,558 1060,666

2.8 Подбор насосов

2.8.1 Подбор насосов второго подъема

159,48

2

126,00

120,50

1

1-резервуар чистой воды, 2- водонапорная башня
Рисунок 5 - Схема установки насосов второго подъёма
Подача насосов, м3/ч
Qнс = 429,667 м3/ч
Требуемый напор насосов, м, определяется по формуле:
Н = Zмакс - Zон + hВ +hнс + hзн (24)
где Zмакс – отметка максимального уровня воды в баке башни, м (см.
таблицу 7), Zмакс = 159,48 м;
Zон – отметка оси насосов, м (см.высотную схему), Zон= 120,50 м
hВ – потери напора в водоводах на участке «нс2 – ВБ» (см. таблица 6), hВ=10,09 м
hнс – потери напора в коммуникациях насосной станции, hнс = 3м [6]
hзн – запас напора, принят ориентировочно, hзн = 1 м.
Н =53,07, м
По подаче и напору приняты насосы марки Д-500/65 [9], в количестве одного рабочего и одного резервного [1].

2.8.2 Подбор насосов первого подъема

127,80
2

118,00

1

1-всасывающее отделение водозабора, 2-смеситель.
Рисунок 6 - Схема установки насосов первого подъема.
Подача насосов, м3/ч, определяется по формуле:
Qнс = Qос/ 24 (30)
Qнс = 458,307 м3/ч
Требуемый напор насосов, м, определяется по формуле:
Н = Zсм - Zон + hВ +hнс + hзн (31)
где Zсм – отметка максимального уровня воды в смесителе, (см.высотную схему), Zсм = 127,80 м
Zон – отметка оси насосов, (см.высотную схему), Zон= 118,00 м
hВ – потери напора в водоводах на участке «нс1 – ОС» (см.таблицу 6),
hВ =5,83 м
hнс – потери напора в коммуникациях насосной станции, hнс = 3м [ 6 ]
hзн – запас напора, принят ориентировочно, hзн = 1 м.
Н = 19,63 м
По подаче и напору приняты насосы марки Д-200/36, [9], в количестве двух рабочих, одного резервного [1]. ДОЛЖНО БЫТЬ ВЕРНО

2.9 Расчет водозаборных сооружений

Так как берег пологий, грунты рыхлые, в проекте принят водозабор руслового типа.

1) водоприемное отверстие ; 2 )решетки; 3)самотечные линии; 4)сетки
Рисунок 5- Схема руслового водозабора

Производительность водозабора, м 3/с
QВ =QОС /86400 (25)
QВ =0,127 м 3/с

Требуемая площадь водоприемных отверстий для каждой секции оголовка,
м 2.

W =1,25*K*QB /V*n (26)

где К - коэффициент, характеризующий стеснение размеров отверстий стержнями решеток
К =(а+d)/а (27)

где а - ширина прозора решетки, а =60 мм [12]
d - толщина стержня решетки, d =10 мм [12]
К =1,167
V - скорость потока в прозорах решетки, V =0,3 м/с; [1];
n - число секций водозабора, n =2.
К=1,17
W =0,31 м 2

К установке приняты стандартные решетки: ….. x…..мм [12].
Так как QВ Vм , где Vм – скорость течения реки в межень Vм =1,1м/с
Во избежание зарастания самотечных труб в паводок весь расход пропускают по одной трубе q=127л/с; D=250 мм ; V=2,39 м/с [16]
V > Vн , где Vн – скорость течения реки в паводок Vн =2 м/с

2.10 Проектирование очистной станции

2.10.1. Определение производительности очистной станции

Производительность очистной станции, м³/сут, определяется по формуле:
, (32)
где  - коэффициент учитывающий расход воды на собственные нужды станции; =1,03 [1];
Qмакс.сут - максимальный суточный расход, м³/сут, Qмакс.сут=10312 м³/сут
, (33)
где Qпож - противопожарный расход воды, л/с, Qпож=35 л/с;
t - расчётная продолжительность пожара, t = 3ч [1]

сут

2.10.2 Определение суммарной мутности воды

Суммарная мутность воды, мг/л, определяется по формуле:
, (34)
где М - мутность исходной воды, М=162 мг/л;
К - коэффициент [1]; К = 0,5;
Дк - доза коагулянта, мг/л [1];
Доза коагулянта по мутности Дк =35 мг/л [1]
Доза коагулянта по цветности, мг/л, определяется по формуле:
(35)
мг/л
где Ц - цветность исходной воды, Ц = 27 град;
мг/л
Ви - количество нерастворимых веществ, вводимых с известью;
(36)
где Дщ - доза извести, мг/л;
(37)
где Кщ - коэффициент, учитывающий долевое содержание в извести, Кщ=28 [1];
ек - эквивалентная масса коагулянта, ек = 57 мг-экв/л [1];
Щ0 - щёлочность исходной воды, Щ0 = 2,5мг-экв/л;

Подщелачивание не требуется, т.к. Дщ1,5 м
Время пребывания осадка в осадкоуплотнителе, ч, определяется по формуле:
Т = W∙ δ / qос (61)
где W – объём осадкоуплотнителя, м3;
W = Lкор [boс ∙ hверт + 2(hпир ∙ 0,5 ∙ boс / 2)] (62)
где boс – ширина осадкоуплотнителя, boy = 2 м;
δ - средняя концентрация осадка, δ =32 кг/м3 [1]
qос – количество осадка, поступающего в осадкоуплотнитель, кг/ч;
qос = М ∙ Qос / 24 ∙ Nо ∙ 1000 , (63)
где М – мутность исходной воды, М= 201,3 мг/л
qос = 18,45 кг/ч
W = 23,99 м3
Т = 41,6 ч

2.10.6 Расчет скорых фильтров

Схема скорых фильтров выполнена на рисунке 10

Общая площадь фильтров, м2, определяется по формуле:

Общая площадь фильтров, м2, определяется по формуле:
Fф = Qос / (T Vн – nпр  q пр - nпр   пр  Vн), (64)
где Qос – производительность очистной станции, Qос = 10999,36 м3 / сут;
T – продолжительность работы станции в течение суток, Т =24 ч
Vн – расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, Vн =7 м/ч [1]
nпр – число промывок одного фильтра, nпр = 2 [1]
q пр – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м3/м2;
qпр =   tпр  60 / 1000 , (65)
где  - интенсивность промывки, =15 л / см2 [ 1 ]
tпр – время промывки, tпр = 7 мин [ 1 ]
пр – время простоя фильтра в связи с промывкой, пр = 0,33 ч [ 1 ]
qпр=6,3 м3/м2
Fф=72,95 м2
Количество фильтров, определяется по формуле:
Nф = 0,5√Fф  4, (66)
Nф= 5>4
При этом должно обеспечиваться соотношение, м/ч
Vф = Vн  Nф / (Nф – N1 ) (67)
где Vф – скорость фильтрования при форсированном режиме, м/ч;
N1 – число фильтров, находящихся в ремонте, ( N1=1, если Nф  20);
Vф V норм., V=8,75 м/ч < 12 м/ч - условие выполняется.
Площадь одного фильтра, м2, определяется по формуле:
f = Fф / NФ , (68)
f =14,59 м2
Размеры фильтра в плане, м, определяется по формуле:
L  B = 5,0 х 3,0 м
Расход промывной воды, л/с, определяется по формуле:
Qпр =   f (69)
Qпр=218,85 л/с
Диаметр центрального коллектора дренажной системы, мм,
Дц =600 мм [15]
Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление, м2, определяется по формуле:
Fотв = (L – Дц ) С / 2, (70)
где С – расстояние между двумя соседними ответвлениями, С = 0,3 [ 1 ];
Дц – наружный диаметр центрального коллектора, Дц = 0,6 м
Fотв =0,66 м2
Расход промывной воды, приходящийся на каждое ответвление, л/с, определяется по формуле:
qотв =  Fотв (71)
qотв=9,9 л/с
Диаметр ответвлений dотв=80мм [15].
Расход промывной воды, приходящийся на каждый желоб, м3/с, определяется по формуле:
qж = Qпр / nж  1000 (72)
где nж – число желобов принимаемое с таким расчетом, чтобы расстояние между ними было не более 2,2 м, nж=2 [1]
qж = 0,109 м3/с
Ширина желоба, м, определяется по формуле:
Вж = Кж 5 qж2/ (1,57 + аж )3 , (73)
где Кж – коэффициент, Кж = 2 [ 1 ];
а ж – отношение высоты прямоугольной части желоба и половине его ширины,
аж = 1 [ 1 ];
Вж = 0,467 м
Высота желоба, м, определяем по формуле:
Нжел = 1,25  Вж (74)
Нжел=0,585 м
Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до верхней кромки желобов, м, определяется по формуле:
Нк.ж= (Нз ∙аз) / 100 + 0,3, (75)
где Нз – высота слоя загрузки, Нз = 1,2 м [1]
аз – относительное расширение загрузки, аз = 50 % [1]
Н к.ж = 0,9 м
Дополнительная высота над нормальным уровнем воды в фильтрах, м, определяется по формуле:
Ндоп = Wо / ( Fф– f  N1) , (76)
где Wо – объем воды накапливающийся за время простоя одновременно промываемых фильтров, м3;
Wо = qос ∙ tпр ∙N1 / 1440 ∙Nф
Wо = 10,69 м3
Ндоп=0,183 м
Полная высота фильтра, м, определяется по формуле:
Нф = Н п.с+ Нз + Нкж + Ндоп + h, (79)
где Н п.с – высота поддерживающего слоя, м;
Н п.с = Дц + 0,1 (80)
Нп.с= 0,7 м
h – превышение строительной высоты фильтра над расчетным уровнем воды, h = 0,5 м [ 1 ];
Нф =3,483 м
Расстояние от дна желоба до дна бокового канала, м, определяется по формуле:
Нкан = 1,73 3 [(Qпр2) /10 6 ∙ q  Вкан2] + 0,2, (81)
где Вкан – ширина канала, Вкан = 1 м [ 1 ];
Нкан = 0,55 м

2.10.7 Обеззараживание воды

Обеззараживание воды осуществляется гипохлоритом натрия, получаемого на очистной станции электролизом раствора поваренной соли.
Требуемый расход активного хлора, кг/ч, определяется по формуле:
, (82)
- для первичного хлорирования Дхл = 6 мг/л [1]
Qхл =2,7498 кг/ч
- для вторичного хлорирования Дхл = 2 мг/л [1]
Qхл =0,916 кг/ч
Общий расход хлора составляет 3,67 кг/ч или 87,99 кг/сут
Расход поваренной соли, кг/сут, определяется по формуле:
Qс =qс∙Qхл
где qс – удельный расход поваренной соли, qс = 4,5 кг
Qс = 395,97 кг/сут
В проекте приняты электролизёры марки ЭЛП-6ОТ; два рабочих, один резервный.

2.10.8 Расчет реагентного хозяйства

Площадь склада для хранения коагулянта, м2, определяется по формуле:
Fскл = Qос  Дк  Тк  / 104  с    h (83)
где Тк – продолжительность, хранения на складе, Тк = 30 сут [ 1 ];
 - коэффициент для учета дополнительной площади проходов на складе,  = 1,15 [ 2 ];
с–содержание безводного продукта в коагулянте, с=33,5% [ 1 ];
 - объемный вес коагулянта при загрузке склада навалом,  = 1 т / м3;
h – допустимая высота слоя коагулянта, h = 2 м;
Fскл = 19,82м2
Емкость растворных баков, м3, определяется по формуле:
Wр = Qос  Дк / 104    в1, (84)
где в1 – концентрация раствора, в1= 24% [ 1 ];
Wр = 1,604 м3
Емкость расходных баков, м3
W = ( в1 / в2 )  Wр (85)
где в2 – концентрация раствора в расходных баках, в2 = 12 % [ 1 ];
W = 3,2 м3
Площадь растворного бака, м2, определяется по формуле:
Fр = Wр / nб  h (86)
где nб – число баков, nб = 3 [ 1 ];
h – высота бака в плане, h = 1,0 м;
Fр = 0,53 м2
Размеры бака в плане, м
0,9 0,6 м
Площадь расходного бака, м2, определяется по формуле:
F = W / n h (87)
где n – число баков, n = 2 [1];
F = 1,6 м2
Размеры бака в плане, м
1,2 1,4 м
Расход воздуха для растворения коагулянта, л/с, определяется по формуле:
Qв = Wв  Fр  nб, (88)
где Wв – интенсивность подачи воздуха, Wв = 8 л / ( с  м2) [ 1 ];
Qв = 12,72 л / с
Расход воздуха для перемешивания раствора, л / с, определяется по формуле:
Qв = Wв  F  nб (89)
где Wв- интенсивность подачи воздуха, Wв = 4л / ( с  м2 ) [ 1 ];
Qв = 12,8 л / с
Расчетный расход воздуха Qв = 91,87 м3 / ч.
Для подачи воздуха устанавливают воздуходувки марки ВК-1,5 в количестве двух рабочих и двух резервных [7]
Полученный раствор из расходного бака перекачивается в обрабатываемую воду насосами – дозаторами марки НД-400/10, в количестве одного рабочего и одного резервного.

2.10.9 Расчет технологических емкостей

Объем резервуаров чистой воды, м3, определяется по формуле:
Wрчв = Wрег+ Wпож+ Wос , (90)
где Wрег - регулирующий объем, Wрег =300,77 м3/ч;
Wпож - неприкосновенный противопожарный запас,Wпож = Qдоп = 378 м3 / сут;
Wос – запас на собственные нужды очистных сооружений, м3
Wос = (  - 1 )  Qос , (93)
Wос = 329,98 м3
Wрчв = 1008,75 м3
В соответствии с [6] в проекте приняты два типовых резервуара объемом 600м3 каждый.
Размеры 1218 3,6 м, типовой проект принят №901-4-59.83

2.10.10 Оборот промывных вод

Объем промывной воды, поступающий от промывки одного фильтра, м3
, (94)
м3
Объем промывной воды за сутки составит, м3
, (95)
Vсут= 919,2 м3
При равномерной откачке в час объем воды составит = =38,3 м3
Следовательно, объем резервуара – аккумулятора промывной вод должно быть не менее 76,6 м3.
В проекте принят резервуар с номинальной вместимостью 100 м3, фактической вместимостью 99 м3, из сборных железобетонных элементов, В = 6 м, L = 6 м, Н = 3,6 м, типовой проект 901-4-58.83 [ ].
Подвод промывной воды в трубопровод перед смесителем осуществляется самотеком

2.10.11 Обработка осадка

Осадок из резервуара самотеком поступает в сгустители, после чего направляется на площадки замораживания.
Объем сгустителей, м3
Wсг= 1,3КроWосч, (98)
где Кро– коэффициент разбавления осадка, Кро = 1,5 [ 1 ];
Wосч – объем осадочной части резервуарных сооружений, м3
Wосч = Fрез.hос, (99)
Fрез. = 100 м2
Wосч= 20 м3
Wсг= 39 м3
Диаметр сгустителя, м
, (100)
где Nс – количество сгустителей, Nс = 2;
Н – высота слоя воды, Н = 3,5 м [ 1 ];
Д = 1,9 м
Полезная площадь площадок, м2
, (101)
где К – коэффициент, учитывающий снижение объема осадка;
, (102)
где р – процент снижения влажности осадка в сгустителе, р = 1,7% [1];
К = 0,983
Нпр– глубина промерзания осадка в зимний период;
, (103)
где  t – сумма абсолютных значений среднесутных температур воздуха;
Согласно [3], (для Краснодарского края):
- январь - 0,4 С;
- февраль - 0,5 С;
- март +4,2 С;
- ноябрь +1,8 С;
- декабрь - 2,5 С;
t = 9,4  С
Нпр = 0,052 м
F=737,25 м2
Полная площадь площадок замораживания с учетом ее увеличения за счет площади валиков составит, м2
Fпол = 1,2F, (104)
Fпол = 884,7 м2

2.10.13 Расчет коммуникаций

Результаты расчета сведены в таблицу 10
Таблица 10 – Расчет коммуникаций
Наименование трубопровода Расход воды, л/с Расчетная скорость, м/с Диаметр труб, мм Рекомендуемая скорость, м/с
Для подачи речной воды на смесители 127,3 0,96 400 0,8-1,2
Для подачи воды на все осветлители 127,3 0,96 400 0,8-1,2
Для подачи воды на один осветлитель 25,46 0,58 175 0,5-0,6
Для подачи осветленной воды на все фильтры 127,3 0,96 400 0,8-1,2
То же на один фильтр 31,82 1,37 175 0,8-1,2
Для отвода фильтрата со всех фильров 127,3 0,96 400 1,0-1,5
Для подачи промывной воды на все фильтры 218,85 1,04 500 ≤2
Для отвода промывной воды от всех фильтров 218,85 1,04 500 1,5-5
Для отвода фильтрата с одного фильтра 31,82 1,37 175 1,0-1,5

4 Мероприятия по охране окружающей среды

Проблема взаимодействия общества с природной средой в последние десятилетия превратилась в одну из основных, строящих перед человечеством. Высокие темпы научно-технического прогресса и экономического развития мирового хозяйства, рост урбанизации сопровождаются усилением воздействия на биосферу. Поэтому ее современная стадия развития существенно отличается от хода естественных природных процессов, сложившихся до возникновения на Земле человеческого общества. Это проявляется прежде всего в резком ускорении и интенсификации кругооборота вещества и энергии, вовлекаемых в сферу жизнедеятельности человека.
Сегодня охрана окружающей среды должна стать первостепенной задачей. Пора снизить энергоемкость, материалоемкость и металлоемкость производства. Бережное отношение к ресурсам должно стать важным источником удовлетворения потребностей людей в сырье и материалах, топливе и энергии.
В данном проекте разработаны мероприятия по защите и охране окружающей среды, включающие защиту и охрану водоемов, почвы и воздуха.
В проекте для защиты и охраны водоемов от загрязнения и истощения предусмотрены следующие мероприятия:
1) в насосных станциях предусмотрены необходимые мероприятии по обеспечению бесперебойной работы насосов для непрерывной подачи воды потребителям;
2) водоводы и водопроводные сети тщательно герметизируются во избежание потерь воды из-за утечек;
3) при разработке проекта предусматриваются мероприятия, которые направлены на максимально возможную защиту окружающей среду от вредных воздействий.
Установка технологического оборудования, предназначенного для воды выше отметок и сведение до минимума строительство подземных емкостей, а также гидроизоляция и своевременная профилактика сетей резко сокращает возможность поступления загрязнений в грунт путем инфильтрации через стыковые соединения и утечки через трубопроводы
При опорожнении участков сетей откачка воды производиться в мокрые колодцы с последующим перепуском воды в водоем, что исключает подтопление территорий. Герметизация стыков достигается с помощью уплотнителей из резины, что снижает вероятность утечек. Для сетей и водоводов применяются чугунные трубы с шаровидным графитом, которые обладают лучшими прочностными характеристиками, в следствии чего снижается вероятность возможных прорывов труб, и как следствие неучтенных расходов воды.
Для защиты и охраны почвы и подземного потока в проекте предусмотрены следующие мероприятия:
1) Бытовые стоки, образующиеся на объектах системы водоснабжения со сбросом стоков в систему бытовой канализации и далее на очистку;
2) Все емкостные сооружения выполнены из гидротехнического бетона с железнением и тщательной затиркой, во избежание образования утечек воды;
3) Все трубопроводы, укладываемые в земле, герметизируются путем тщательной заделки стыков;
4) Все резервуары оборудованы переливными трубопроводами с подключением к производственной канализации;
5) Для предупреждения активизации опасных геологических процессов и предотвращения загрязнения грунтов поверхностных и подземных вод предусматриваются профилактические мероприятия по охране и улучшению природной среды, а также по защите территории от опасных геологических процессов.
Для защиты от подтопления подземными водами предусматриваются следующие мероприятия:
1) понижение уровня подземных вод системой дренажа;
2) устранение утечек из резервуаров и подземных коммуникаций;
3) строительство открытого дренажа ливневых стоков
Строительство водооградительных дамб и повышение отметки реки предотвращает затопление поверхности. Для защиты от грунтовой коррозии предусматривается антикоррозионная защита подземных сооружений и трубопроводов.
Вышеперечисленный комплекс мер улучшения окружающей среды и защиты проектируемой сети и сооружений позволяет обеспечить надежность эксплуатации, создать благоприятные и безопасные условия для обслуживающего персонала, что соответствует экологическим требованиям Закона РФ «Об охране окружающей природной среды».

Список использованных источников

1) СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения, Москва: Строиздат, 1985-136 с.
2) СНиП 2.04.01-85. Внутренний водопровод и канализация зданий, Москва: Строиздат, 1985- 56 с.
3) СНиП 23.01.99. Строительная климатология, Москва: Госстрой России, 2000-57 с.
4) СанПин 2.1.4.1074 – 01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.
5) А.Е.Белан, П.Д. Хоружий. Проектирование и расчет устройств водоснабжения, Киев:Будивельник, 1981- 303 с.
6) Б.Ф.Белецкий, конструкции и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений, Ленинград: Стройиздат, 1981-176 с.
7) Е.А.Горбачев, Проектирование очистных сооружений водопровода из поверхностных источников, Москва: АСВ, 2004-240 с.
8) М.В.Зацепина. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений, Ленинград: Строиздат, 1981-176 с.
9) В.Я/ Карелин, А.В. Минаев. Насосы и насосные станции. Москва: Строиздат, 1981- 320 с.
10) В.Ф.Кожинов. Очистка питьевой и технической воды. Москва: Строиздат, 1971-303 с.
11) Монтаж систем внешнего водоснабжении я и водоотведения /Справочник строителя под ред.А.С.Перешивкина, М.:Стройиздат, 2004
12) Г.И. Николадзе. Водоснабжение. Москва: Стройиздат, 1989- 496 с.
13) Г.И.Николадзе, Д.М.Минц, А.А.Кастальский. Подготовка воды для питьевого и промышленного водоснабжения. Издательство «Высшая школа», 1984- 368 с.
14) В.П.Старинский, Л.Г. Михайлик. Водозаборные и очистные сооружения коммунальных водопроводов: Учебное, Минск: Высшая школа, 1989 – 269 с.
15) Н.Л.Русскевич, и др. Справочник по инженерно-строительному черчению, Киев:Будивельник, 1989
16) Ф.А.Шевелев, А.Ф. Шевелев. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. Москва: Строиздат, 1984 -116с.
17) врд 39-1.10-049-2001
улучшении, только, содержанием, норм, водопотребления, повышенной, истощения, гигиеническим, приоритетным, водоснабжения, Около,

похожие статьи:

Поиск

Партнеры