Водоснабжение города и промышленных предприятий

Тип работы:
Дипломная
Предмет:
Экология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ КОММУНАЛЬНОГО

ХОЗЯЙСТВА И СТРОИТЕЛЬСТВА

Факультет:

Кафедра:

Инженерных систем и экологии

Коммунального и промышленного водопользования

Утверждаю:

Декан факультета

__________ Животнев В. С.

" ______ «_________ 2003 г.

Утверждаю:

Заведующий кафедрой

_________ Павлинова И. И.

" _____ «__________ 2003 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

Тема: «Водоснабжение города и промышленных предприятий»

МИКХиС, ИсиЭ, ВВ-97−059, 03, ДП.

Согласовано:

Руководитель доц. Минц О. Д.

Консультанты:

1. по технологической части доц. Минц О. Д.

2. по автоматике доц. Минц О. Д.

3. по ОПУСу проф. Литвинов

4. по охране труда к.т.н. Щадинский В. К.

5. по экономике к.э.н. Голубев

Дипломница хххххххххх

Москва, 2003 г.

Содержание

Введение 3

Объект водоснабжения 4

Расчетное водопотребление 6

Выбор источника водоснабжения, системы и схемы водоснабжения 18

Водозаборные сооружения 20

Очистные сооружения 27

Водопроводная сеть и водоводы 47

Насосные станции, резервуары и водонапорная башня 59

Автоматизация технологических процессов 65

Организация и планирование строительного производства 71

Мероприятия по охране труда 93

Экономические расчеты и основные технико-экономические показатели 103

Охрана окружающей среды 113

Литература

Перечень графического материала

Лист 1. Генплан города

Лист 2. Профиль пьезометрических напоров

Лист 3. Водозаборные сооружения

Лист 4. Генплан очистной станции

Лист 5. Высотная схема очистки воды

Лист 6. Блок основных сооружений

Лист 7. Автоматизация процесса коагулирования

Лист 8. Стройгенплан участка водопроводной сети

Лист 9. Сетевой график производства работ

Лист 10. Технико-экономические показатели

Лист 11. Профиль пьезометрических напоров

Введение

Системы водоснабжения представляют собой комплекс инженерных сооружений и устройств, обеспечивающих получение воды из природных источников, ее очистку, транспортирование и подачу потребителям. Системы водоснабжения предназначены также для удовлетворения потребителей в воде промышленности и сельского хозяйства.

Обеспечения населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных эпидемилогических заболеваний, передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде, требуется громадное ее количество, измеряемое в милионах кубических метров в сутки. Выполнение этой задачи, а также обеспечение высоких санитарных качествпитьевой воды требует тчательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях. Некоторые промышленные предприятия предъявляют к качеству потребляемой воды специальные требования.

Водопроводные сети и водоводы занимают особое место в системах водоснабжения. Водопроводная сеть запроектирована с учетом требуемой надежности водообеспечения потребителей.

Дальнейшее развитие систем водоснабжения связана также с совершенствованием и созданием новых видов механического и электрического оборудования, разработкой и внедрением новых реагентов для обработки воды, средств автоматического контроля и регулирования.

Широкое внедрение средств вычислительной техники позволит решать задачи проектирования и эксплуатации сооружений систем водоснабжения на качественно новом уровне, обеспечивающем требования экономичности и надежности. К числу таких задач относятся гидравлические расчеты систем подачи и распределения воды, расчеты по защите водоводов от гидравлических ударов, выбора оптимальных режимов, расчеты отдельных сооружений и всей системы водоснабжения в целом, а также ряд других сложных задач.

Глава 1. Объект водоснабжения

Объектом водоснабжения является город, расположенный на берегу реки и промышленные предприятия, находящиеся в границах городской застройки. Город расположен в районе Нижнего Новгорода.

Местность, на которой расположен город, характеризуется перепадом отметок земли от 78 до 107 м. Площадь города составляет F = 550 га, плотность населения Р = 210 чел/га.

Число жителей — 115 500 чел. Жилая застройка города состоит из 6 — этажных зданий, оборудованных водопроводом, канализацией и ванными с газовыми водонагревателями.

Проектируемая система водоснабжения — I категории обеспеченности подачи воды.

Геологические данные для территории города:

глубина проникновения в грунт нулевой температуры в месте расположения города — 1,5 м. ;

растительный слой — 0,1−0,2 м;

песок до глубины — 9,2 м;

ниже супесь;

уровень грунтовых вод на 3,3 м ниже поверхности земли;

На территории города расположено два предприятия: местной промышленности и предприятия коммунально-бытового обслуживания, с общим числом работающих — 8400 человек. Предприятия работают в три смены. Характеристика водопотребления промышленными предприятиями приведена в табл.2.1.

Водопотребление промышленными предприятиями.

Таблица 2.1.

Технологическое водопотребление

Коэфф. суточной неравномерности

Требуемые напоры

Число работающих

Процент работающих в горячих цехах

Процент рабочих пользующихся душем

Процент работающих в холодных цехах

Процент рабочих пользующихся душем

Число рабочих на одну душевую сетку

1 см

2 см

3 см

м3

коэфф.

м

чел.

чел.

чел.

%

%

%

%

чел.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Промышленное предприятие № 1

Q1 = 0,36

1

30

1400

1300

1100

5

100

95

25

8

Q2 = 0,031

1

30

Промышленное предприятие № 2

Q1 = 0,46

1

30

1700

1600

1300

5

100

95

25

8

Q2 = 0,04

1

30

Качественные показатели воды для производственных нужд:

· Q1 — процеженная через сетку;

· Q2 — по ГОСТ 2874–82.

Оборот воды допускается только для Q1.

Допускается повторное использование воды в технологических процессах производства в размере 70% от Q2.

Общая площадь полива составляет: площадь зеленых насаждений — 25%Fгор. .

Число дней полива в году — 160.

Расход воды на предприятия местной промышленности и предприятия коммунально-бытового назначения составляет 20% от Qхоз. -пит.

Гидрологические данные к створу водозаборных сооружений:

· минимальный летний уровень воды (р = 97%) — 72,50 м;

· максимальный уровень воды (р = 1%) — 77,60 м;

· минимальный расход в реке (р=95%) — 18,2 м3/с;

· устойчивость берегов и дна реки — русло и берег устойчивы,

В табл. 2.2 приведены результаты исследований качества воды.

Показатели качества исходной речной воды.

Таблица 2.2.

Цветность источника, град

60

Жесткость воды, мг-экв/л:

общая

1,2

карбонатная

0,6

Мутность источника, мг/л:

наибольшая

400

наименьшая

80

Коли-титр, мл/шт

0,3

Окисляемость, мг/л

6,4

рН

7,1

Вкус, баллов

2

Запах, баллов

2

Фтор, мг/л

0,4

Глава 2. Расчетное водопотребление

2.1. Нормы и коэффициенты неравномерности водопотребления

2.1.1. Хозяйственно — питьевое водопотребление населения.

Площадь города составляет Fгор = 550 га. Плотность населения P = 210 чел/га.

При заданной степени благоустройства жилых зданий норма хозяйственно — питьевого водопотребления на 1 жителя (среднесуточная за год) составит qср = 230 л/сут.

Для определения максимального суточного и часового расходов воды находим коэффициенты суточной и часовой неравномерности.

Коэффициенты суточной неравномерности принимаем равными:

Ксут. мах = 1,2; Ксут. мin = 0,8

Коэффициенты часовой неравномерности водопотребления определяются по формулам:

Кч. мах = бмах * вмах = 1,3 * 1,09 = 1,4

Кч. min = бmin * вmin = 0,6 * 0,72 = 0,43

б — коэффициент, учитывающий степень благоустройства жилых зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, применяем:

бмах = 1,3; бmin = 0,6

в — коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаем:

вмах = 1,09; вmin = 0,72

2.1.2. Поливочное водопотребление.

Норму на полив зеленых насаждений, улиц и площадей принимаем 1,2 л/м2; число поливов в сутки — 2; число дней полива в году — 160.

2.1.3. Хозяйственно — бытовое водопотребление рабочих предприятия.

Расходы воды на хозяйственно-бытовые нужды предприятия складываются из расхода на хозяйственно-питьевые нужды рабочих и расхода на принятие душа.

Норму расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды принимаем на одного рабочего в смену:

для рабочих цехов — 45 л/смену;

для холодных цехов — 25 л/смену;

Часовой на 1 душевую сетку принимаем 500л, продолжительность пользования душем после окончания смены — 45 мин.

2.1.4. Производственное водопотредление предприятий.

Для промышленных предприятий необходимы расходы воды разного качества: вода прошедшая через сетку (с расходом Q1; допускается подача воды из оборотных систем водоснабжения) и вода фильтрованная (с расходом Q2; при этом до 70% этого расхода воды допускается повторно использовать).

Колиество воды, подаваемой на производственные нужды предприятий, при коээфициенте часовой неравномерности Кч. мах = 1,

Для П/П № 1:

Q1 = 0,36 м3/с = 1296 м3/ч = 31 104 м3/сут

Q2 = 0,031 м3/с = 112 м3/ч = 2678 м3/сут

Для удовлетворения потребности в воде Q1 = 31 104 м3/сут целесообразно использование оборотной системы водоснабжения. Тогда расход воды для пополнения оборотной системы, принимая пополнение в размере 10% от расхода оборотной воды, Qпоп = 0,1* Q1 = 0,1*1296 = 130 м3/ч.

По заданию до 70% от расхода воды Q2 допускается использовать повторно, что составляет Qповт = 0,7*112 = 78 м3/ч. В этом случае необходимо подать дополнительный расход свежей воды:

Qсв=130−78=51 м3/ч = 0,014 м3

Для П/П № 2:

Q1 = 0,46 м3/с = 1656 м3/ч = 39 744 м3/сут

Q2 = 0,04 м3/с = 144 м3/ч = 3456 м3/сут

Для удовлетворения потребности в воде Q1 = 39 744 м3/сут целесообразно использование оборотной системы водоснабжения. Тогда расход воды для пополнения оборотной системы, принимая пополнение в размере 10% от расхода оборотной воды, Qпоп = 0,1* Q1 = 0,1*1656 = 166 м3/ч.

По заданию до 70% от расхода воды Q2 допускается использовать повторно, что составляет Qповт = 0,7*144 = 101 м3/ч. В этом случае необходимо подать дополнительный расход свежей воды:

Qсв=166−101=65 м3/ч = 0,018 м3

2.1.5. Противопожарное водопотребление

Расчетное количество воды на наружное пожаротушение и число одновременных пожаров для жилой застройки принимаем в соответствии с [1, табл.5, примеч. 5].

Расчетное число одновременных пожаров (при расчетной численности населения 115 500 чел.) принимаем равным — 3; расход воды на один пожар (жилая застройка свыше 3-х этажей), а с учетом внутреннего пожаротушения в две струи по q = 2,5 л/с, суммарный расход составит Q=40+2*2. 5=45 л/с. В соответствии с [1 п. 2. 14, табл. 5, прим. 5], в это число пожаров входят пожары на промышленных предприятиях, расположенных в черте города.

2.2. Расходы воды по видам потребления и в целом по городу.

2.2.1. Хозяйственно-питьевое водопотребление населения

Средний за год суточный расход воды определяем по формуле:

где qср — принятая средняя норма водопотребления, л/(чел*сут);

N — расчетное число жителей, чел;

Расчетное число жителей определяется по формуле:

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления определяем по формуле:

Расчетные часовые расходы воды определяем по формуле:

2.2.2. Поливочное водопотребление

Максимальный суточный расход воды на полив определяем по формуле:

где Fпол — площадь полива, F=20% от Fгор в га.;

qпол — норма полива, 1,2 л/м2;

Средний суточный расход воды за год на полив определяем по формуле:

где n — число дней полива в году n = 160 дней

Принимаем, что полив совпадает с днем максимального водопотребления, но не совпадает с часом максимального водопотребления данных суток.

2.2.3. Хозяйственно-бытовое водопотребление рабочих предприятий.

Расход воды на хозяйственно-бытовые ныжды предприятия складывается из расхода на хозяйственно-питьевые нужды рабочих и расхода на прием душа.

Число радочих на п/п № 1 составляет:

I смена — 1400 чел.

II смена — 1300 чел.

III смена — 1100 чел.

Число работающих в горячем цехе 5%, пользуются душем в холодном цехе — 25%. Число рабочих, обслуживаемых одной душевой сеткой — 8 чел.

Число радочих на п/п № 2 составляет:

I смена — 1700 чел.

II смена — 1600 чел.

III смена — 1300 чел.

Число работающих в горячем цехе 5%, пользуются душем в холодном цехе — 25%. Число рабочих, обслуживаемых одной душевой сеткой — 8 чел.

Учитывая исходные данные и нормы водопотребления, определяем расходы воды (в м3) на хозяйственно-бытовые нужды рабочих (табл.3. 1).

Хозяйственно-бытовое водопотребление

на промпредприятиях

Таблица 2. 1

Смены

Хозяйственно-питьевое водопотребление

Расход воды пользование душем, м3

Всего в смену, м3

В горячих цехах, м3

В холодных цехах, м3

Промышленное предприятие № 1

I

52

II

49

III

41

Итого:

9

90

43

142

Промышленное предприятие № 2

I

67

II

64

III

51

Итого:

10

109

63

182

2.2.4. Производственное водопотребление на предприятиях.

В соответствии с исходными данными из городского водопровода в каждый час неравномерно (Кч = 1) на технологические ныжды поступает:

П/П № 1:

Q2 = 0,031 м3/с, следовательно восполнение потерь воды из оборотной системы будет обеспечено за счет подачи недостающего количества воды из системы городского водоснабжения; будет равен:

П/П № 2:

Q2 = 0,04 м3/с, следовательно восполнение потерь воды из оборотной системы будет обеспечено за счет подачи недостающего количества воды из системы городского водоснабжения; будет равен:

2.2.5. Противопожарное водопотребление.

Количество пожаров и расходы на один пожар определены в 2.1.5.: Qпож=3*45=135 л/с

2.2.6. Суммарное водопотребление города.

Расход воды по часам суток на хозяйственно-питьевые нужды населения города принят при коэффициенте часовой неравномерности Кч. мах = 1,4.

Расход воды на производственные нужды промышленных предприятий по часам суток — равномерный.

Расход воды на душ — в течение 45 минут после окончания каждой смены.

Полив зеленых насождений и мойка улиц приняты равномерными в течение 6 часов (с 4 до 6 и 15 до 17) с таким расчетом, чтобы поливочные расходы не совпадали с часами максимального водоразбора.

Определение суммарного водопотребления города (в м3/сут), включающие водопотребление населения и промышленных предприятий приведено в таб. 2.3.

Суммарное водопотребление города.

Таблица. 2. 2

Потребители

Суточный расход, м3

средний

максимальный

Население

26 565

31 878

Полив

579

1320

Промышленные предприятия:

хозяйственно-бытовые нужды

324

324

производственные нужды

8899

8899

Итого:

37 108

42 421

На основании принятых распределений расходов воды отдельными водопотребителями составляем суммарное распределение расходов воды по всем потребителям (таб. 2. 2).

На основании таб.2.3. строим ступенчатый график водопотребления города (рис 2. 1).

3.2.7. Определение свободного напора.

Минимальный свободный напор в водопроводной сети определяем в соответствии с [1, п. 3. 27] при заданной этажности — 6:

Нсв = 10+(4*5)=30 м

Минимальный свободный напор при тушении пожара для объедененного хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода низкого давления приниманм по [1, п. 3. 31]:

Нсв = 10 м.

Глава 3. Выбор источника водоснабжения. Системы и схемы водоснабжения

3.1. Выбор источника водоснабжения

В связи с тем, что в районе расположения объекта водоснабжения не имеется подземных источников водоснабжения с необходимым дебитом, в качестве источника водоснабжения принята река, на берегу которой расположен город.

Минимальный расход воды в реке 95-процентной обеспеченности составляет 18,2 м3/с, а средний секундный расход воды в системе водоснабжения при максимальном суточном водопотреблении 42 421 м3/сут составляет:

48 690 / (24*3600) = 0,49 м3/с.

Относительный отбор воды из реки составляет:

0,49 / 18,2 * 100% = 2,7%

3.2. Выбор системы водоснабжения

Проектируемая система водоснабжения — I категории обеспеченности подачи воды при численности населения более 50 тыс. человек (115 500 человек в нашем случае).

На основании анализа объемов потребления воды отдельными категориями потребителей в проекте принята объединенная хозяйственно-питьевая, производственная и противопожарная система водоснабжения города и промышленных предприятий. При этом планируется большую часть производственного водопотребления предприятий обеспечить за счет использования оборотных систем водоснабжения.

3.3. Выбор схемы и состава сооружений системы водоснабжения

Водозаборные сооружения согласно проекту предусматривается расположить на берегу реки выше города по течению реки.

Так как качество речной воды не отвечает требованиям ГОСТ 2874–82 «Вода питьевая», то в состав сооружений по водоснабжению будут входить очистные сооружения, располагаемые в непосредственной близости от водозаборных сооружений. На территории очистных сооружений будут располагаться резервуары чистой воды и насосная станция II подъема.

Для подачи воды в город предусматривается проложить напорные водоводы.

Для обеспечения надежности городскую водопроводную сеть предполагается выполнить кольцевой.

Водонапорная башня располагается на естественной возвышенности и присоединяется к водопроводной сети в ее начале.

Таким образом проектируемая система водоснабжения I категории обеспеченности подачи воды характеризуется:

· по виду источника водоснабжения — с использованием поверхностных вод (река);

· по способу подачи воды — нагнетательная (вода потребителям подается насосами);

· по назначению — объединенная (хозяйственно-питьевая, производственная, противопожарная);

· по видам обслуживаемых объектов — городская;

· по территориальному охвату водопотребителей — централизованная, обеспечивающая водой всех потребителей, расположенных в городе;

· по характеру использования воды — прямоточная (вода после однократного использования транспортируется в систему водоотведения); для предприятий применяется оборотная система водоснабжения, при этом для пополнения оборотных систем применяется повторное использование воды (из технологического цикла).

Глава 4. Водозаборные сооружения

4.1. Санитарные требования к качеству воды источников водоснабжения

Санитарная охрана источников водоснабжения является необходимой и имеет следующие цели:

обеспечения населения доброкачественной водой для хозяйственно-питьевых нужд в достаточном количестве;

предупреждение загрязнения как открытых источников водоснабжения, так и подземных;

установление условий и проведение мероприятий, при которых возможно использование водоемов для хозяйственно-питьевых целей.

В целях обеспечения населения доброкачественной питьевой водой действует ГОСТ 2874–73 «Вода питьевая» в котором регламентированы нормативы качества подаваемой населению водопроводной воды и определение ответственности хозяйственных организаций за несоблюдение этих нормативов.

Санитарные требования к качеству воды источника водоснабжения, который используется для хозяйственно-питьевых целей, изложены в ГОСТ 2761–74 «Источники центрального хозяйственно-питьевого водоснабжения».

4.2. Выбор схемы водозаборных сооружений и основного технологического оборудования

Оценив геологический профиль русла реки и природные условия забора воды, принимаем водозаборное сооружение раздельного типа с русловым водоприемником. Раздельная компоновка насосной станции и берегового сеточного колодца обусловлена амплитудой колебания уровня воды, А = 5 м.

Водозаборное сооружение намечено оборудовать плоскими водоочистными сетками, т.к. водозабор имеет малую производительность (до 1 м3/с), а водоприемник на малое количество загрязнений и сора.

Для задержания сора (водорослей, веток, шугольда) намечено оборудовать водоприемные отверстия водоприемника сороудерживающими решетками.

4.3. Определение производительности водозаборных сооружений

Полный расход воды водозаборных сооружений определяется по формуле:

Qв.с. = * (Qсут. макс. + Qпож. )=1,05*(42 421+1458)=46 073 м3/сут=0,53 м3/сут

где — коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нуж-ды станции водоподготовки, принимается равным 1,05 [1, п. 6. 6];

Qсут. макс.  — максимальный суточный расход воды, м3/сут;

Qпож.  — расход воды на восполнение пожарного запаса (м3) и определяемый по формуле:

Qпож. = 3,6 * tпож. * m * qпож. = 3,6 * 3 * 3 * 45 = 1458 м3

где tпож.  — расчетная продолжительность пожара, час;

m — число одновременных пожаров (определено в главе 3), m = 3;

qпож.  — расход воды на один пожар, л/с, (определено в главе 3), qпож = 45;

4.4. Выбор схемы и основного технологического оборудования водозаборных сооружений

Исходя из производительности водозабора (0,53 м3/с) I категории, гидрологических характеристик водоисточника, топографических и геологических условий (пологий берег, отсутствие достаточных глубин у берега, нескальный грунт) принимается технологическая схема водозаборных сооружений — раздельного типа с русловым затопленным водоприемником.

В состав водозаборных сооружений входят затопленный двухсекционный водоприемник с двусторонним втеканием воды, береговой сеточный колодец и насосная станция I подъема для создания необходимого напора со всасывающим и напорным водоводами.

Технологическое оборудование водозаборов включает:

· сороудерживающие решетки, установленные в водоприемных отверстиях водоприемника со стержнями, расположенными под углом 1350 к направлению течения воды в реке;

· водоочистные плоские сетки, размещенные в береговом сеточном колодце;

· центробежные насосы с приводом от электродвигателей;

· подъемно-транспортное оборудование, служащее для монтажа оборудования, трубопроводов при выполнении ремонтных работ;

· трубопроводная арматура и оборудование для промыва водоприемных отверстий и самотечных водоводов.

4.5. Гидравлические расчеты водозаборных сооружений

Гидравлические расчеты водозаборных сооружений выполняются применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации.

Гидравлические расчеты по определению размеров водоприемных отверстий, водоочистных сеток, диаметров водоводов и других элементов водозаборов выполняются для нормальных условий эксплуатации, а расчеты потерь напора, уровней воды в береговом сеточном колодце и допускаемой наивысшей отметки оси насосов — применительно к аварийному режиму эксплуатации сооружений.

Расчетный расход воды в одной секции водозабора.

Для нормальных условий эксплуатации рассчитывается по формуле:

где n — число секций водозабора;

и для аварийных условий:

где Р — допускаемое уменьшение подачи воды в аварийном режиме, принимается для системы водоснабжения I категории подачи воды — 30% [1, п. 4. 4];

Площадь водоприемных отверстий (брутто) одной секции водозабора (оборудованной решетками) определяется по формуле:

где Qр — расчетный расход одной секции, м3/с;

vвт — средняя скорость втекания в водоприемные отверстия с учетом требований для рыбозащиты принимается: для русловых затопленных водоприемников vвт = 0,2 м/с, для рек со скоростями не менее 0,4 м/с, [1, п. 5. 94];

зст — коэффициент стеснения площади водоприемного отверстия стержнями сороудерживающей решетки, определяется по формуле:

зст = а / (а+d)=50/(50+6)=0,89

где d — толщина стержней, 6 мм;

а — расстояние между стержнями, 50 см;

зз — коэффициент засорения решетки, 0,8;

Для принятого размера водоприемного отверстия число отверстий (количество решеток) в каждой секции берем -4.

Согласно [11, прил. 1, табл. п 1. 1], принимается характеристика сороудерживающих решеток:

· размеры водоприемных отверстий:

ширина — b = 600 мм;

высота — h = 800 мм;

· внутренние размеры рам решеток соответствуют размерам водоприемных отверстий;

· размеры рам решеток по наружному обмеру:

ширина — 700 мм;

высота — 900 мм;

Скорость втекания воды в водоприемное отверстие определяется по формуле:

Площадь водоочистных сеток, располагаемых под наинизшим расчетным уровнем воды в береговом сеточном колодце, определяется для плоских сеток по формуле:

где Qр — расчетный расход одной секции, м3/с;

vвт -допускаемая скорость течения воды в ячейках сеток: для плоских сеток принимается: Vc = 0,3 м/с [4, п. 2. 10];

зст-коэффициент стеснения отверстия проволокой сетки, определяемый по формуле:

зст = а2/(а+d)2=3,52/(3,5+1)2=0,6

где, а — расстояние между проволоками сетки в свету, 3,5 мм;

d — диаметр проволоки, 1 мм;

Согласно [4, прил. 1, табл. П1. 2] принимается две плоских водоочистных сеток:

с размерами: ширина — 1250 мм;

высота — 1500 мм.

При выбранных размерах сетки расчетная скорость течения воды в сетке определяется по формуле:

Глубина погружения сеточного полотна под расчетный уровень воды определяется по формуле:

При всех уровнях волы в колодце, больших минимального, процеживание воды будет происходить через большую площадь сетки и с меньшей скоростью течения воды через нее. Вследствие этого повышается сороизвлекающая способность сеток и обеспечивается лучшая очистка воды.

Потери напора в плоских сетках согласно [4, п. 2. 10] принимаются: hc = 0,15 м.

Уровень воды в береговом колодце пеерд сеткой и после нее определяется по формуле:

А/ = Мин У В — Уh1−2 = 72,5−0,33=72,15 м

В/ = А/ — hс =72,15−0,15= 72,0 м

где Мин У В — минимальный расчетный уровень воды в реке;

Уh1−2 — сумма потерь напора при течении воды от 1 до 2 сечения — от водоприемника до водоочистной сетки;

Уh1−2 = hр+hв+hсам+Уhм. с =0,05+0,08+0,15+0,06=0,33 м

где hр — потери напора в решетке, 0,05 м;

hв — потери напора в водоприемнике, 0,08 м;

hсам — потери напора в самотечном водоводе, м;

Уhм. с — потери напора в местных сопративлениях водовода:

ж — коэффициент местных сопротивлений, равный [4, прил. 3]:

0,1 — для тройника на протоке;

0,05 — для полностью открытой задвижки;

1,0 — при вытекании воды под уровень;

q — ускорение свободного падения, м/с;

hс — по эксплутационным данным для плоских сеток, 0,15 м;

Отметку днища берегового колодца определяем по формуле:

Дн = А/ — Нс — hп = 72,15−0,84−0,5=70,81 м;

Дн = В/ — h1 — h2 — h3 = 72−1,2−0,6−0,65=69,55 м;

Принято Дн = 69,5 м

где Нс — высота сетки;

hп — глубина приямка для сбора осадка, 0,5 м;

h1 — допускаемое погружение отверстия всасывающего водовода, определяется: 1,5*Dв = 1,5*0,78=1,2 м,

Dв — диаметр отверстия воронки всасывающего водовода диаметром dвс:

Dв = 1,3* dвс = 1,3*600=0,78 м;

h2 — расстояние от низа воронки до дна, принимается: h2 = 0,8* Dв=0,8*0,78=0,6 м;

h3 — высота слоя бетона для образования приямка и откосов для сползания осадка к приямку, принимается:

h3 = hп +0,15=0,5+0,15=0,65 м;

Расчет водоводов (самотечных, всасывающих и напорных) выполняется применительно к нормальным и аварийным условиям эксплуатации.

Диаметр водоводов принимается по [3] при расчетном расходе воды в одной секции водозабора для нормальных условий эксплуатации:

Qр = 0,27 м3/с; D = 600 мм.

Скорости течения воды в водоводах при нормальных условиях эксплуатации принимаются по [4, табл.2. 5]: 1,02 м/с — в самотечных водоводах и 1,29 м/с — во всасывающих.

Принятый диаметр самотечных труб проверяем на незаиляемость транспортируемыми по водоводу мелкими наносами, по формуле:

где, v — средняя скорость течения воды в водоводе, м/с;

v* — динамическая скорость, принимается:

v* = 0,007*v = 0,007*1,02=0,0714 м/с;

А — параметр, принимаемый 9;

d — средневзвешанный диаметр наносов, 25 мм;

с — средняя мутность воды в период половодья, 1,3 кг/м3;

щ — гидравлическая крупность, 11,6 мм/с;

Потери напора в водоводах (по длине) определяются по формуле:

h = i * L

где, i — пьезометрический уклон, определяемый согласно [3];

L — длина водовода, м;

Потери напора в самоточном водоводе (по длине) равны:

h = 0,209 * 72 = 0,15 м

Потери напора во всасывающем водоводе (по длине) равны:

hвс = 0,421* 19 = 0,08 м

Наивысшая допустимая отметка оси насоса определяется по формуле:

ОН=Мин УВ+(10-?hg)-?hп-v2/2g =72,5+(10−5)-0,52−0,4=76,58 м

где, Мин У В — отметка миним. расчетного уровня воды в реке, м;

10-?hg — приведенная высота атмосферного давления и допустимый кавитационный запас насоса, м;

hп — сумма потерь напора при движении воды в сооружениях от водоприемных отверстий до насоса при аварийных условиях эксплуатации (т.е. потери напора в решетке, водоприемнике, самоточном водоводе, на местных сопротивлениях водовода, в сетке, во всасывающем водоводе, на местных сопротивлениях всасывающего водовода), м;

V2/2q — скоростной напор во всасывающем патрубке насоса:

V2/2q = 2,782/2*9,81 = 4 м

Потери напора на местных сопротивлениях во всасывающем водоводе определяются по формуле:

ж — коэффициент местных сопротивлений, равный [4, прил. 3]:

0,5 — для колена;

0,4 — длявходной воронки;

0,4 — для перехода;

0,05 — для полностью открытой задвижки;

hп = Уh1−2 + hвс+ Уhм. с=0,33+0,08+0,11 =0,52 м

Принимаем ось насоса на отметке 76,5 м.

Неразмывавающая скорость течения воды при проверке неразмываемости дна и определении крупности камня для крепления определяем по формуле:

где, d0 — средневзвешанный диаметр отложений дна русла или каменного крепления, 0,3 мм;

H — глубина потока, м;

4.6. Описание конструктивных решений

Двухсекционный водоприемник с двусторонним втеканием воды имеет в плане удобообтекаемую форму. Корпус водоприемника выполнен сварным из машиностроительной стали. Самотечные водоводы проходят через водоприемник и заглушены с внешней стороны. Заглушки могут быть сняты для очистки самоточных водоводов. К самотечным водоводам присоединены вертикальные стояки, заглушенные в верху.

Водоприемные отверстия размером 0,6×0,8 м по четыре в каждой секции расположены с обоих сторон водоприемника и соединены со стоками косыми сужающимися коробами. Форма коробов за отверстиями обеспечивает плавное движение воды с непрерывным увеличением скоростей течения.

Глава 5. Очистные сооружения

5.1. Выбор схемы и состава очистных сооружений

Сравнивая показатели качества воды источника с требованиями ГОСТ 2874–82 показывает, что она не удовлетворяет этим требованиям по цветности и мутности.

Осветление и обесцвечивания воды производится коагулированием, в качестве реагента применяется сернокислый алюминий Al2(SO4)3. Этот процесс предусматривает реагентное хозяйство, а также смесители.

Для снижения интенсивности запаха и вкуса предусматривается предварительное хлорирование (если больше 2 баллов)

Для обеззараживания воды также применяется хлорирование (вторичное), которое осуществляется перед поступлением воды в резервуары чистой воды.

Учитывая состав воды и производительность станции в качестве основных сооружений принимаем горизонтальные отстойники и скорые фильтры.

5.2. Определение расчетной производительности очистной станции

Производительность очистной станции определяется по формуле:

Qоч. соор. мах= б*(Qмах. сут+Qдоп)=1,15*(42 421+1458)= 50 242 м3/сут

где, б -коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужны станции и зависящий в основном от промывки фильтров. Принимаем равным 1,15 при повторном использовании промывной воды в размере 10% от расхода воды, подаваемой потребителям, и при сборе концентрированной мутной воды в размере 5% [1,п.6. 6]

Qдоп -расход воды на трехчасовое тушение пожара, определен в главе 5 и равен 1458 м3/сут;

5.3. Расчет сооружений реагентного хозяйства

Употребляемые при обработке воды реагенты вводятся в виде порошков или гранул (сухое дозирование) либо в виде водных растворов или суспензий (мокрое дозирование). Оба способа дозирования требуют организации на водоочистном комплексе реагентного хозяйства.

Реагентный блок разработан на два основных реагента: коагулянта и флокулянта. Хлорирование воды обеспечивается подачей хлорной воды от отдельно стоящей хлораторной.

Отделение коагулянта запроектировано в составе: баков растворных и расходных., насосов — дозаторов, а также воздуходувкой. Под растворными баками предусмотрены поддоны, что позволяет осуществлять контроль за утечками раствора — коагулянта из баков. В растворных баках концентрацию раствора коагулянта следует принимать до 20%, а в расходных баках — 10−12%.

Внутренняя поверхность баков покрывается специальной изоляцией.

Отделение ПАА состоит из склада и помещения для приготовления раствора ПАА определенной концентрацией.

Для расчетов сооружений реагентного хозяйства необходимо определить дозы применяемых реагентов. В качестве коагулянтов, для устранения повышенной цветности и мутности, используют сернокислый алюминий.

Доза коагулянта:

где, Ц — цветность исходной ходы, 60 град

В соответствии [1. табл. 16] дозу реагента берем мах, при этом учитывая нашу мутность воды:

Дк = 40 мг/л

Для улучшения хлопьеобразования при недостаточной щелочности исходной воды проводят подщелачивание воды (в качестве коагулянта используют сернокислый алюминий, а для ускорения процесса добавляем гашеную известь). Дозу подщелачивания определяем по формуле:

где: ек — эквивалентный вес безводного коагулянта; для сернокислого алюминия он равен 57;

Щ0 — щелочность исходной воды (карбонатная жесткость), мг-экв/л;

Кщ — коэффициент для извести = 28;

Если Дщ < 0, то не производим подщелачивание.

Для улучшения осветления и обесцвечивания воды используется флокулянт полиакриламид (ПАА) = ДПАА = 0.5 мг/л Дозу флокулянтов следует принимать в соответствии [1. табл. 16]

Для интефикации хода коагуляциии обесвечивания, а также для улучшения санитарного состояния сооружений рекомендуется проводить первичное хлорирование воды. Доза хлора для первичного хлорирования принимаем 3 -10 мг/л. Коагулянт вводят после первичного хлорирования, ПАА через 2 — 3 мин. после коагулянта.

5.4. Расчет отделения коагулянта

6.4.1. Сухое хранение коагулянта

Для хранения реагентов в сухом виде предусматривают закрытые помещения на первом этаже вблизи от растворных баков. При хранении навалом сульфата алюминия и негашеной извести высоту слоя принимают соответственно 1,5 -2 м, а при наличии соответствующей механизации допускается увеличение высоты слоя до 2,5 -3,5 м. Площадь склада коагулянта определяем на 30 суточное хранение.

Площадь склада:

где k — коэффициент, учитывающий расширение площади за счет проходов, 1,2;

P — суточная потребность в реагенте, т/сут;

где Д — доза реагента, 40 мг/л;

Qсут. пол — расчетная производительность станции, 40 529 м3/сут

в — процентное содержание чистого продукта в техническом реагенте для глинозема очищенного 42%;

T — время хранения коагулянта, 30 суток;

h — высота слоя коагулянта, 2 м;

г — объемный вес коагулянта, 1 т/м3;

Размер склада в плане принимаем 8×9 м2 (при высоте слоя коагулянта 2,1 м)

Проверим площадь склада на возможность доставки коагулянта на очистные сооружения большегрузными 60-тонными железнодорожными вагонами. Принимаем: грузоподъемность вагона G = 6 т; число одновременно прибывших вагонов N = 1; время, на которое необходимо иметь запас реагента на складе к моменту поступления новой партии, Т0 = 10 сут

где G-грузоподъемность большегрузного железнодорожного вагона, 60 т;

N — количество одновременно прибывающих вагонов, 1;

T — время на которое необходимо иметь запас реагента на складе, к моменту поступления новой партии, принимаемое равным 10 сут. при доставке железнодорожными вагонами;

Принимаемая площадь склада удовлетворяет требованиям приема большегрузного вагона.

По мере необходимости коагулянт со склада подается в растворные баки, где получается 20% раствор. После 4−5 часового отстаивания раствор перепускают в расходные баки, где он разбавляется до концентрации 10−12%. Емкость растворных баков:

где qчас — часовая производительность станции, 1689 м3/ч;

n — время полного циклаприготавления раствора коагулянта 10−12 ч;

враст — концентрация раствора коагулянта, 20%;

Площадь растворного бака:

где h — высота слоя раствора, 1 м

Принимаем 3 растворных бака, каждый емкостью 3,4 м3. Высота слоя раствора h = 1 м, в плане 1,7×2 м2.

Емкость расходных (рабочих) баков:

где Wрасх — емкость расходного бака;

Wраст — емкость растворного бака;

враст — концентрация раствора коагулянта в растворном баке, 20%;

врасх — концентрация раствора коагулянта в расходном баке, 10−12%;

Площадь расходного бака:

где h — высота слоя раствора, 17−2 м;

Принимаем 2 расходных бака, каждый емкостью 6,8 м3. Высота слоя раствора 2 м, размер в плане 2×1,7 м2.

Количество растворных баков не менее трех и расходных баков не менее двух. Высотное расположение их должно обеспечить самотечный перелив растворов из растворных в расходные баки. Баки изготавливаются из монолитного или сборного железобетона. Растворные баки в нижней части проектируем с наклонными стенками под углом 150 к горизонтали для очищенного коагулянта. Для опорожнения баков и сброса осадка принимаем трубопровод диаметром не менее 150 мм

Внутренняя поверхность растворных и расходных баков должна быть защищена от коррозирующего действия раствора коагулянта при помощи кислотостойких материалов.

Днища расходных баков имеет уклон к сбросному водопроводу диаметр которого не менее 100 мм.

Забор раствора коагулянта из растворных и расходных баков предусматриваем с верхнего уровня.

Ввод раствора реагента производится в суженный участок напорного водовода, подающего воду на очистные сооружения.

В случае невозможности самотечного перепуска растворов реагентов предусматривается их перекачка кислотостойкими насосами марки 1,5х-6Д-1−41. Время перекачки принимаем 0,5 ч. Тогда производительность насоса равна: qнас = 3,4 / 0,5 = 6,8 м3

5.4.2. Расчет производительности воздуходувок

Для интенсификации процессов растворения коагулянтов и перемешивание раствора в растворных и расходных баков предусматривается подача сжатого воздуха, подаваемого по воздухопроводам от воздуходувок.

Производительность воздуходувок определяется по формуле:

где iрас — интенсивность подачи воздуха в растворном баке, 8−10 л/сек м2;

iрасх — интенсивность подачи воздуха в расходном баке, 3−5 л/сек м2;

Fраст — площадь растворного бака, м2;

Fрасх — площадь расходного бака, м2;

Принимаем 2 воздуходувки марки ВК-3 — одну рабочую и одну резервную.

По площади баков воздух распределяется при помощи дырчатых винипластовых труб, уложенных под решетками растворных и по дну расходных баков отверстиями вниз, на расстоянии 0,4−0,5 м друг от друга. Скорость выхода воздуха из отверстий принимается 20−30 м/сек при диаметре отверстий 3−4 мм.

5.4.3. Расчет отделения полиакриламида

Отделение ПАА состоит из склада и помещения, где располагаются установки для растворения и дозирования ПАА. ПАА поставляется в полиэтиленовых мешках емкостью 40 кг, упакованные в ящики.

Для приготавления 1% раствора ПАА принимаем установку УРП-2м производительностью 14 м3/сут. Принимаем одну рабочую и одну резервную установки.

Площадь склада для сухого хранения ПАА:

где k — коэффициент, учитывающий расширение площади за счет проходов, k = 1,2;

P — суточная потребность в реагенте, т/сут;

где Д — доза реагента, 0,5 мг/л;

Qсут. пол — расчетная производительность станции, м3/сут;

в — процентное содержание чистого продукта в техническом реагенте для глинозема очищенного 8−10%;

T — время хранения коагулянта, 30 суток;

h — высота слоя коагулянта, 1−1,5 м;

г — объемный вес коагулянта, 1 т/м3;

Размер склада в плане принимаем 2×4 м2 (при высоте слоя ПАА 1 м)

Проверим площадь склада ПАА на возможность доставки всей партии раегента автосамосвалами. Принимаем: грузоподъемность самосвала G = 5 т; число одновременно прибывших самосвалов N = 1; время, на которое необходимо иметь запас реагента на складе к моменту поступления новой партии, Т0 = 2−3 сут

Принимаемая площадь склада удовлетворяет требованиям приема большегрузного самосвала.

Емкость расходных баков:

где qчас — часовая производительность станции, м3/ч;

n — время полного цикла приготавления раствора коагулянта 10−12 ч;

вПАА — концентрация раствора коагулянта, 1−0,5%;

г — объемный вес коагулянта, 1 т/м3;

Принимаем 2 растворных бака ПАА размерами в плане 1×1 м2, высота 2,4 м, емкость по 2 м3. Расход раствора полиакриламида равен:

где t — 8−10 часов;

Для дозирования принимаем насосы-дозаторы марки НД 160/10 производительность qнас = 0,16 м3/ч, напор 100 м.

5.5. Расчет основного технологического оборудования

5.5.1. Расчет вихревого вертикального смесителя

Смесительные устройства предназначены для перемешивания обрабатываемой воды с реагентами. Смесительные устройства принимают не менее 2.

Вертикальные вихревые смесители применяют для станций обработки воды с крупнодисперсной взвесью, а также при использование подщелачивания реагентов. При расчете смесительных устройств время пребывания воды в смесителе принимается от 1−2 мин.

Вертикальный смеситель принимают в виде цилиндрического резервуара с конической нижней частью при угле наклона 30−450.

Принимаем 2 вертикальных смесителя с расходом воды в каждом из них.

Расход на 1смеситель:

qсм = qч. пол/n = 2093/2 = 1046,5 м3/час = 291 л/сек

Объем смесителя:

где: t — время пребывания воды в смесителе, 1−2 мин;

Площадь цилиндрической части смесителя:

где: v — скорость восходящего движения воды (90−100 м/час или 30−40 мм/сек)

Диаметр цилиндрической части смесителя:

Высота конической части смесителя:

где d — диаметр входной конической части смесителя, определяется по qсм [л/сек] и скорости движения воды к смесителю, принимаемая от 1,2−1,5 м/сек по таб. Шевелева, d = 550 мм = 0,55 м;

б — угол наклона стенок в конической части смесителя, принимаем 30−45 0;

Объем конической части смесителя:

Объем цилиндрического смесителя:

Wцил = Wсм — Wкон = 35- 12 = 23 м3

Определяем высоту цилиндрической части смесителя:

Высоту верхней части смесителя в соответствии [6.п.6. 45], принимается от 1−1,5 м, по расчету берем 1,5 м.

Определим полную высоту смесителя:

Hсм = hц + hкон + 0,5 = 2,1 + 3 +0,5 = 5,6 м

где 0,5 — превышение строительной высоты над уровнем воды в смесительном устройстве;

5.5.2. Расчет камеры хлопьеобразования встроенной в горизонтальный отстойник со слоем взвешенного осадка

Камеры хлопьеобразования предназначены для протекания физико-химических процессов, обусловливающих образование крупных хлопьев гидроокиси алюминия, на которых абсорбируются примеси находящиеся в воде. Камеры хлопьеобразования всегда устраиваются при использовании первой стадии осветления (осаждения) в отстойниках. Их следует устанавливать примыкающими или встроенными в отстойники. Для наиболее полного протекания процесса хлопьеобразования необходимо осуществлять перемешивание обрабатываемой воды за счет специальных перегородок, изменения направления движения воды, а также механическое перемешивание.

Расчет камеры хлопьеобразования осуществляется после расчета горизонтального отстойника.

5.5.3. Расчет горизонтального отстойника

Отстойники применяют для предварительного осветления воды перед поступлением ее на скорые фильтры.

Горизонтальный отстойник представляет собой прямоугольный, железобетонный резервуар. Дно отстойника должно иметь продольный уклон не менее 0,005 в направлении, обратном движению воды. Мутность воды — 400 мг/л.

Расчет горизонтального отстойника начинается с определения суммарной площади отстойника:

где — коэффициент объемного использования отстойника; 1,3;

q — расчетный расход воды, м3/час;

u0 — скорость выпадения взвеси, задерживаемой отстойником для мутных вод принимается по [1,табл. 18] -0,6мм/с.

Длина отстойника:

где Hср — средняя высота зоны осаждения, 3−3,5;

vср — средняя горизонтальная скорость движения воды, принимаем по СНиП в зависимости от мутности воды: 9−12 мм/сек;

Ширина отстойника:

Число отстойников:

где b-ширина одной секции отстойника, согластно [1,п.6. 68] принимается равной 6 м;

Полная высота отстойника:

Нотс = Носвз. ндоп= 3+0,89+0,5=4,4 м

где Носв — зона осветления, 3−3,5;

Нз. н — зона накопления;

Объем зоны накопления:

где q — расчетный расход воды, м3/час;

С0 — содержание взвеси поступающих в отстойник с учетом введения реагентов;

С0 = М+k*Дк+0,25*Ц+В = 400+0,5*40+0,25*60+24 = 459

где М — наибольшая мутность исходной воды;

k — коэффициент принимаемый для Al2(SO4)3=0,5;

Дк — доза коагулянта;

Ц — цветность исходной воды;

В — содержание взвеси при введении извести;

В = 0,6*Дщ = 0,6*40 = 24

Ндоп — превышение уровня воды в отстойнике при отключении одного из них на ремонт — 0,5 м;

Сбор осветленной воды из отстойников осуществляется системой горизонтально расположенных дырчатых труб или желобов. Трубы (желоба) размещаются на участке 2/3 длины отстойника вдоль оси коридора, считая от задней торцевой стенки. Расстояние между осями труб (желобов) не более 3 м.

Для гидравлического удаления осадка из отстойников в течение 20−30 мин устраивается система из перфорированных труб или коробов, укладываемых по дну отстойников по продольной оси. Расстояние между осями труб не более 3 м.

Определим расход, приходящийся на трубу:

qтр= qотс / 2 = 349/2 = 174 м3/ч = 48 л/с

по таб. Шевелева определим диаметр трубы:

v= 0,5−0,8 > d=250 мм

Система сбора осадка и отвода из отстойника.

Проектируются в виде дырчатых коробов, скорость движения осадка 1 м/с.

Расход воды сбрасываемый вместе с осадком:

где Kp — коэффициент разбавления осадка, 1,5;

Wз. н — объем зоны накопления;

n — количество коробов в отстойнике, 2;

N0 — количество отстойников;

5.5.4. Расчет камеры хлопьеобразования

Площадь камеры хлопьеобразования:

где — скорость восходящего потока воды в камере, согластно [1,п.6. 56] при осветлении мутных вод принимается равной 2 мм/сек;

Принимаем 6 камер (по числу горизонтальных отстойников [1,п.6. 62]), тогда площадь одной камеры:

к2

При ширине камеры вк = 6 м (равной ширине отстойника) длина камеры:

ккк

Высоту камеры к принимаем равной высоте отстойника с учетом потерь напора в камере:

котспот

где: hп — потери напора в камере хлопьеобразования, согластно[1,п.6. 219] принимаются равными 0,4 м;

Время пребывания воды в камере хлопьеобразования определяем по формуле:

кк. х 60

что соответствует данным СниП 2. 04. 02−84(t ?20 мин)

Расход воды приходящейся на каждую камеру:

Расход воды по каждой трубе:

трк

Распределение воды по площади камеры предусмотрено при помощи перфорированных труб с отверстиями, направленными горизонтально. В каждой камере размещают две — четыре перфорированной трубы на расстояниях не более 3 м; приняты две трубы.

Диаметр трубы определяем по расходу и скорости (таб. Шевелева):

v = 0. 5−0.6 м/сек > d= 300 мм

Площадь отверстий диаметром 15−25 мм в стенках перфорированной распределительной трубы составляет 30−40% площади ее поперечного сечения:

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой