Проект водопроводной сети для обеспечения питьевой водой агрогородка на 5 тысяч жителей из подземного водоисточника. Общие сведения о ёмкостях систем водоснабжения. Расчёт кранового оборудования и укладка трубопровода. Автоматизация скорых фильтров.
При низкой оригинальности работы "Проект развития агрогородка на 5 тысяч жителей. Водоснабжение из подземного источника", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В данном дипломном проекте был запроектирован водозабор для обеспечения питьевой водой агрогородка на 5 тысяч жителей, из подземного водоисточника. Вода добывается из бесфильтровой артезианской скважины с помощью насоса SP 17-4 фирмы «Grundfos». По данным дипломного проектирования исходная вода содержит излишнее количество соединений железа, поэтому предусмотрен процесс обезжелезивания, процесс обезжелезивания производиться на закрытых фильтрах с предварительной аэрацией воды. В целях экономии питьевой воды на собственные нужды станции обезжелезивания и предотвращения возможного загрязнения водоемов стоками, содержащими большое количество соединений железа Fe(OH)3, и в соответствии с требованиями органов санитарии и гигиены проектом принята схема оборота промывной воды фильтров.
Введение
Половина населения Республики Беларусь, потребляет для питьевых нужд воду, несоответствующую санитарно - гигиеническим требованиям по многим показателям (железо, мутность, аммиак, микроорганизмы и др.), что является одной из основных причин роста кишечно-инфекционной заболеваемости бактериальной и вирусной этиологии, увеличения степени риска в отношении канцерогенных и мутагенных факторов, влияющих на состояние здоровья и продолжительность жизни населения. По данным Всемирной организации здравоохранения, более 70% заболеваний вызываются неудовлетворительным качеством воды.
Поэтому обеспечение населения качественной питьевой водой является приоритетной социальной проблемой Республики.
Для повышения эффективности систем питьевого водоснабжения необходимо комплексное решение задач организационного, технического, экономического и правового характера в целостной системе водоисточник - водозабор - водоподготовка - подача и распределение воды с учетом рационального использования воды и защиты от загрязнения и истощения водоисточников.
Целью данного дипломного проекта является обеспечение агрогородка качественным питьевым водоснабжением из подземных водоисточников.
1. Краткая характеристика агрогородка и района его расположения
1.1 Геологическое строение и гидрогеологические условия
В геолого-тектоническом отношении участок расположен в северной части. В качестве источника водоснабжения используется палеогеновый водоносный горизонт , имеющий повсеместное распространение. При этом более водообильной является нижняя часть водоносного комплекса.
Коэффициент водопроводимости, равен, в среднем 134 м2/сут, коэффициент пъезопроводности - 4,5х10 м2/сут. Средняя величина напора над кровлей водовмещающих отложений составляет около 30-32м, статическое уравнение устанавливаются на глубине 6,0-8,0м. Перекрываются водовмещающие отложения глиной , супесями и песчаной толщей. Мощность водоносного горизонта 12,0 м.
По данным химического анализа подземные воды, приуроченные к палеогеновому водоносному горизонту пресные, с минерализацией до 0,4 г/дм3, мягкие до умеренно жестких 2,2-3,8 экв/дм3, содержание железа в приделах нормы (до 0,3 г/дм3) и могут служить надежным источником централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Скважинами, пробуренными до глубины 5м на акватории и 10,5м на суше, изучена верхняя часть отложений, представленных современными аллювиальными песками, супесями и илом.
В южной части на суше с поверхности под почвенно-растительным слоем мощностью 0,2 .. 1,2м залегают аллювиальные пески от пылеватых до средней крупности.
Дно сложено аллювиальными песками от мелких до средней крупности с включением гравия и гальки.
В северной части на суше с поверхности до глубины 4,8 .. 6,0м залегает аллювиальный песок от мелкого до средней крупности.
Дно залива р. Сож сложено илом супесчаными и суглинистыми мощностью 0,3 .. 2,0м, подстилаемым аллювиальными песками вскрытой мощностью 1,0 .. 4,7м.
Гидрогеологические условия участка характеризуются наличием безнапорного водоносного горизонта, приуроченного к аллювиальным отложениям и гидравлически связанного с р. Сож.
Река Сож по характеру водного режима относится к рекам с весенним половодьем (60 .. 65% годового стока приходится на весеннее половодье). Источником питания реки (более 50%) является снежный покров.
Уровенный режим р. Сож в районе водозабора характеризуется резко выраженным весенним половодьем, низкой меженью, прерываемой небольшими дождевыми паводками. Зимние уровни в среднем выше летних уровней на 20 .. 30см, в отдельные годы в результате оттепелей повышаются до 1,5м.
Весеннее половодье начинается в среднем 21 марта при крайних датах 2 февраля и 18 марта. Пик половодья в 99% случаев наступает 10 .. 12 апреля. Оканчивается половодье в среднем в последних числах мая.
Средняя продолжительность половодья 70 дней, наибольшая - 106 дней, наименьшая - 38 дней.
В начале июня начинается летне-осенняя межень.
1.2 Природно-климатические условия
В соответствии с картой климатического района Гомельская облость относится ко IIB климатическому району. Климат умеренно-континентальный, максимальная температура воздуха в отдельные годы достигает в июле 38С?, температура окружающего воздуха летом составляет в среднем 24,4С?. В отдельные дни зимы минимальная температура может опускаться до -35С?. Преобладающий атлантический воздух имеет относительную высокую влажность и значительную облачность, которые способствуют выпадению большого количества осадков.
За год в среднем выпадает 610 мм осадков, 70% которых приходится на теплое время года. В Гомельской облости за год бывает 145 пасмурных, 39 ясных и 181 получсных дней. Среднегодовая скорость ветра 3,9м в секунду. Сильные ветры (15 секунд и более) наблюдаются сравнительно редко и чаще всего в холодное время года (ноябрь-март), направление преимущественно к юго-западной части горизонта. В среднем 21 день с сильным ветром.
В среднем за год в Гомельской облости бывает 114 влажных дней с относительной влажностью 80% и более и сухих дней 116 с относительной влажностью 30% и менее. Тманы в Гомельской облости создаются в холодное полугодие в результате охлаждения воздуха при ясной погоде в ночные и утренние часы. На холодный период приходится 80% всех туманов в году. Среднее количество туманных дней в году 61, наибольшее 79 с продолжительностью тумана более трех часов.
2. Патентный и информационный поиск современных - технических решения
Патентная информация имеет юридическую и научно-техническую основу. Патентоведение занимается вопросами правовой охраны и защиты приоритета открытий и изобретений. Авторство охраняется законом. Основная часть патентного фонда составляют описания к авторским свидетельствам.
Патентная информация как источник научно-технической информации обладает оперативностью (как правило, предшествует публикации других информационных материалов), достоверностью (данные проверяются государственной патентной экспертизой), полнотой сведений (излагается суть открытий или изобретений, используется сквозная нумерация патентных документов). Правильное использование патентной информации дает возможность осуществить новые разработки на уровне лучших мировых образцов с учетом имеющихся решений и основных тенденций развития техники.
Под патентной документацией понимается публикация официальными органами различных стран сведений об открытиях, изобретениях, промышленных образцах, полезных моделях, товарных знаках. Описание изобретения (патентное описание) должно отражать следующие обязательные пункты: название изобретения и класс Международной классификации изобретений, характеристику аналогов изобретения, характеристику и критику прототипов, цель изобретения, сущность изобретения и его отличительные признаки, примеры конкретного выполнения и сведения о предполагаемой технико-экономической эффективности.
Основным средством организации и поиска информации в мировом патентном фонде является Международная классификация изобретений, которая охватывает все области знаний. Все сферы материального производства подразделяются на разделы, классы, подклассы, группы и подгруппы.
Первый классификационный ряд состоит из 8-ми разделов, которые обозначаются прописными латинскими буквами от А до Н.
Раздел подразделяется на классы, индексы которых состоят из индекса раздела и двузначного числа (А 01). Индекс подкласса состоит из индекса класса и прописной латинской буквы (воды).
В результате патентного и информационного поиска современных технических решений в области подготовки подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения были рассмотрены следующие методы и устройства.
Патент SU1430362. Фильтр для обезжелезивания воды.
Изобретение относится к фильтрам для обезжелезивания воды и позволяет повысить качество очистки воды при повышенном содержании в ней железа, а также свободной угле кислоты. Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки подземных вод от соединений двухвалентного железа и свободной углекислоты, и может найти применение преимущественно в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Целью изобретения является повышение качества очистки воды при повышенном содержании в ней растворенных соединений железа и свободной углекислоты. Фильтр для обезжелезивания воды содержащий: корпус со слоями загрузки, расположенными на расстоянии один над другим; трубопровод для подачи сжатого воздуха с воздухораспределителем; патрубки для подачи очищаемой воды и отвода фильтрата и трубопровод для отвода воздуха, отличающийся тем, что, воздухораспределитель установлен в пространстве между слоями загрузки и выполнен в виде сегнерова колеса, а трубопровод для отвода воздуха подсоединен к корпусу под нижним слоем загрузки.
Патент SU 1430361. Способ очистки подземных вод от марганца.
Изобретение касается кондиционирования воды для хозяйственно питьевого водоснабжения, в частности очистки подземных вод от марганца. Целью изобретения является повышение степени очистки, упрощение и удешевление способа очистки железосодержащей грунтовой воды от марганца.
Данный способ очистки грунтовой воды от марганца, включающий аэрацию, дегазацию, фильтрование через загрузку отличается тем, что фильтрование осуществляется в две ступени. В качестве загрузки используется щебень или гравий крупностью 3-19 мм, причем на второй ступени загрузку предварительно обрабатывают водой, содержащей двухвалентное железо до потери напора в слое загрузки 1,0-1,5 м при скорости фильтрования 6-10 м/ч, а затем раствором силиката натрия до РН среды в загрузке 10,0-10.5.
Использование способа отличается простотой и позволяет обеспечить нормативную концентрацию марганца в фильтрате 0,1 мг/л.
Патент SU 1456376. Улучшение качества воды.
Изобретение - установка для минерализации воды относится к технике для улучшения качества воды. Позволяет повысить стабильность качества воды. Может использоваться для приготовления лечебных минеральных вод. Установка, включающая расходную емкость для раствора солей, реактор с узлами перемешивания и обеззараживания, трубопроводы для подачи пресной воды и растворов солей и отвода минерализованной воды, отличается тем, что она дополнительно снабжена осветлительным фильтром и теплообменником.
Озонаторные установки фирмы «Имкомтех» [ ] предназначенные для очистки и обеззараживания питьевой воды, основаны на использовании нового высокоэффективного способа «мокроразрядного» синтеза озона, сущность которого заключается в диспергировании водного потока на капли и обработке капельно-воздушной смеси высоковольтными разрядами. В результате воздействия высоковольтных разрядов на водовоздушную смесь образуется озон, атомарный кислород, перекиси и закиси водорода и ультрофиолетовое излучение. Благодаря наличию большого количества активно воздействующих факторов все процессы очистки и обеззараживания воды протекают более интенсивно и с меньшими энергозатратами, чем в классических озонаторах.
3. Определение расчетных расходов вод
3.1 Определение расчетных расходов воды на кольцевой сети
Расчетный (средний за год) суточный расход воды, , на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте вычисляют по формуле:
(1) где - норма водопотребления, ;
- число жителей в районах жилой застройки с одинаковой степенью благоустройства.
Норма водопотребления зависит от степени санитарно-технического оборудования жилищ, благоустройства города, климатических условий и т.п. Чем выше степень санитарно-технического оборудования жилищ, тем больше будет потребление воды; в жарком климате водопотребление будет больше, чем в умеренном или холодном, и т.п.
В нашем случае здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местными водонагревателями. Водопотребление на одного жителя составляет 140 л/сут.
Число жителей населенного пункта составляет 5000 человек.
Таким образом, расчетный суточный расход составит
Полученный по формуле (1) средний суточный расход воды изменяется по сезонам года и зависит от режима жизни населения, климатических условий, сезонности некоторых видов расхода воды.
Максимальный расход воды в сутки, наибольшего водопотребления определяется по формуле:
(2) где - максимальный коэффициент суточной неравномерности, учитывающий уклад жизни населения, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели, режим работы предприятий;
принимают = 1- 1,3 .
В нашем случае максимальный расход воды составит: .
Все виды водопотребителей , нормы водопотребления и суточный расход воды записывается в таблицу 1.
Расход воды по часам суток распределяют в зависимости от значения коэффициента часовой неравномерности водопотребления, который определяется по формуле:
(3) где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия;
принимается = 1,2 - 1,4;
- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимают по БНБ . В нашем случае = 1,45.
Таким образом, коэффициент часовой неравномерности водопотребления составит: Колебания часовых расходов воды в течение суток для каждого водопотребителя принимают по типовым графикам. Все расчеты сводим в таблицу 2. В этой таблице необходимо установить час наибольшего водоразбора из сети и объем водоразбора в % и м3.
В нашем случае наибольшее часовое водопотребление наблюдается с 18 до 19 часов и равно qч.max = 130,30 м3/ ч , и Qcyt.max = 1404,06 м3/ сут.
Таблица 2 - Распределение воды по часам суток
Часы суток Расход воды населением Расход воды на полив Расход воды по населенному пункту Ордината интегральной кривой водопотребления %
% м3/ч % м3/ч Общий
м3/ч %
1 2 3 4 5 6 7 8
0..1 0,90 8,19 9,09 0,65 0,65
1..2 0,90 8,19 9,09 0,65 1,30
2..3 0,90 8,19 9,09 0,65 1,95
3..4 1,00 9,10 10,1 0,72 2,67
4..5 1,35 12,29 13,64 0,97 3,64
5..6 3,85 35,03 16,67 50,00 105,55 7,52 11,16
6..7 5,20 47,32 16,67 50,00 119,19 8,49 19.65
7..8 6,20 56,42 16,67 50,00 123,29 8.78 28.43
8..9 5,50 50,05 55,55 3,96 32,39
9..10 5,85 53,24 59,09 4,20 36,59
10..11 5,00 45,50 50,50 3,60 40,9
11..12 6,50 59,15 65,65 4,67 44,86
12..13 7,50 68,25 75,75 5,39 50,25
13..14 6,70 60,97 67,67 4,82 55,07
14..15 5,35 48,69 54,04 3,85 58,92
15..16 4,65 42,32 46,97 3,34 62,26
16..17 4,50 40,95 45,47 3,24 65,50
17..18 5,50 50,05 16,67 50,00 122,22 8,70 74,20
18..19 6,30 57,33 16,67 50,00 130,30 9,28 83,48
19..20 5,35 48,69 16,67 50,00 120,71 8,59 92,07
20..21 5,00 45,50 50,50 3,59 95,66
21..22 3,00 27,30 30,30 2,15 97,81
22..23 2,00 18,20 26,20 1,43 99,24
23..24 1,00 9,10 10.10 0,76 100,00
Итого 100,00 9010,02 100,00 300 1404,06 100,00
3.1.1 Гидравлический расчет кольцевой сети
Цель этого расчета - определение экономически наивыгоднейших диаметров труб и потерь напора в трубопроводе. Экономически выгодным является такой диаметр труб, при котором приведенные затраты на строительство и эксплуатацию трубопровода будут минимальными. Минимальный диаметр трубопровода, объединенного с противопожарным, должен быть не менее 100 мм.
Сеть делим на расчетные участки длиной не более 800м. Участки разграничиваем узлами. Узлы назначаем во всех точках сети, где имеются сосредоточенные расходы воды, а также во всех точках пересечений линий и изменения диаметра труб и номеруем, назначаем участки и определяем удельный, путевой, узловой расчетные расходы.
Удельный отбор воды, то есть отбор воды на 1 метр длины трубы, равен:
(4) где - расход воды, равномерно распределенной по длине сети, равен разности общего расхода и сосредоточенного;
- длина всей магистральной сети, м, =990 м.
Путевой расход рассчитываем по формуле:
(5) где - длина участка, м.
Путевые расходы воды участков приводятся к узловым. Узловой расход равен:
(6)
Расчет путевых и узловых расходов воды сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Расчет путевых и узловых расходов воды
Узел Линия сети Длина линий, м Расход, л/с Водопотребитель Расход воды водопотребителем, л/с Полный узловой расход воды, л/с путевой узловой
1 1,,10 30,00 0,06698 0,0728 0,0728
1,,ВБ 0,0394
1,,2 0,01182
2 2,,9 35,00 0,06698 0,0654 0,0654
2,,3 0,01379
3 3,,8 42,00 0,04728 0,0348 0,0348
3,,4 0,01655
4 4,,3 15,00 0,01655 0,0112 0,0112
4,,5 0,00591
5 5,,6 35,00 0,01379 0,0098 0,0098
6 6,,5 110,00 0,01379 0,0194 0,0194
6,,7 0,04334
7 7,,6 78,00 0,04334 0,0372 0,0372
7,,8 0,03073
8 8,,7 58,90 0,03073 0,0498 0,0498
8,,3 0,04728
8,,9 0,02167
9 9,,8 30,00 0,02167 0,0502 0,0502
9,,2 0,06698
9,,10 0,01182
10 10,,9 170,00 0,01182 0,0394 0,0394
10,,1 0,06698
Итого 990,00 0,390
Данный гидравлический расчет сети на пропуск секундного максимального расхода воды, произведен с помощью компьютерной программы «Каскад». Весь расчет сведен в таблицы.
Таблица 4 - Расчет сети на пропуск секундного максимального расход воды
№ уч-ка Обозначение участка длина, м диаметр, мм расход, м 3/с скорость, м/с потери напора, м начальн. колодец Конечный колодец
1 2 3 4 5 6 7 8
1 1 2 30,00 110 -0,0008 0,80 0,033
2 2 3 35,00 110 -0,1319 0,86 0,057
3 3 4 42,00 110 -0,0971 0,63 0,040
4 4 5 15,00 110 -0,0859 0,56 0,011
5 5 6 35,00 110 -0,0761 0,49 0,21
6 6 7 110,00 110 -0,0567 0,58 0,117
7 7 8 78,00 110 -0,0195 0,32 0,039
8 8 9 58,90 110 0,0303 0,49 0,063
9 9 10 30,00 110 0,0805 0,52 0,020
10 10 1 170,00 110 0,1199 0,78 0,232
11 1 11 170,00 110 0,0390 1,59 0,621
Таблица 5 - Высотное размещение участков
№ уч-ка п/п отметка низа трубы, м проектная отметка поверхности земли , м глубина заложения низа трубы, м уклон в начале участка, т. конф. в конце участка в начале участка, т. конф. в конце участка в начале участка, т. конф. в конце участка
Уч - КА п/п Ометка низа трубы, м проектная отметка поверхности земли , м глубина заложения низа трубы, м уклон в начале участка, т. конф. в конце участка в начале участка, т. конф. в конце участка в начале участка, т. конф. в конце участка
Таблица 7 - Описание колодцев номер колодца п/п обозначение колодца отметка оси трубы, м отметка пьезометра, м свободный напор, м
1 1 98,250 115,167 16,912
2 2 98,950 115,129 16,179
3 3 100,250 115,073 14,823
4 4 100,855 115,033 14,183
5 5 100,550 115,021 14,471
6 6 101,000 115,000 14,000
7 7 98,857 114,883 16,025
8 8 98,458 114,844 16,386
9 9 96,658 114,907 16,566
10 10 96,250 114,927 18,677
11 11 99,115 115,785 16,669
Таблица 8 - Ведомость объемов
№ п/п ед . изм. колво Примечание показатель
1 Трубы ПЭ d = 1105,00 м 610,63
2 Объем земляных работ м3 3094
3.2 Определение расчетных расходов воды на тупиковой сети
Расчетный (средний за год) суточный расход воды, м3/сут, на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте вычисляют по формуле:
(7) где - норма водопотребления, м3/сут;
- число жителей в районах жилой застройки с одинаковой степенью благоустройства
Норма водопотребления зависит от степени санитарно-технического оборудования жилищ, благоустройства города, климатических условий и т.п. Чем выше степень санитарно-технического оборудования жилищ, тем больше будет потребление воды; в жарком климате водопотребление будет больше, чем в умеренном или холодном, и т.п
Полученный по формуле (1) средний суточный расход воды изменяется по сезонам года и зависит от режима жизни населения, климатических условий, сезонности некоторых видов расхода воды.
Максимальный расход воды в сутки , наибольшего водопотребления определяется по формуле:
(8) где - максимальный коэффициент суточной неравномерности, учитывающий уклад жизни населения, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели, режим работы предприятий; принимают = 1- 1,3
- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимают по БНБ .
Все виды водопотребителей , нормы водопотребления и суточный расход воды записывается в таблицу 9
Колебания часовых расходов воды в течение суток для каждого водопотребителя принимают по типовым графикам. Все расчеты сводим в таблицу 9. В этой таблице необходимо установить час наибольшего водоразбора из сети и объем водоразбора в % и м3.
В нашем случае наибольшее часовое водопотребление наблюдается с 19 до 20 часов и равно qч.max = 7,24 м3/ ч , или 6,9 % Qcyt.max = 60,6 м3/сут
Таблица 10 - Распределение воды по часам суток
Часы суток Расходы воды на рабочих Расход Воды на крупно рогатый комплекс Расход воды на свиноторговый комплекс Расход воды по населенному пункту Ордината интегральной кривой водопатребления
Удельный отбор воды, то есть отбор воды на 1 метр длины трубы, равен
(10) где - расход воды, равномерно распределенной по длине сети, равен разности общего расхода и сосредоточенного;
- длина всей магистральной сети, м, =355 м.
, Путевой расход рассчитываем по формуле:
(11) где - длина участка, м.
Путевые расходы воды участков приводятся к узловым. Узловой расход равен:
(12)
Расчет путевых и узловых расходов воды сводим в таблицу 11.
Таблица 11 - Расчет путевых и узловых расходов воды
Узел Линия сети Длина линий, м Расход, л/с Диаметр ,мм Скорасть, м/с путевой узловой
1 2 3 4 5 7 8
ВБ ВБ,,1 7,00 0,00330 0,00016 110 0,33
1 1,,2 70,0 0,00336 0,00168 110 0,51
2 2,,3 10,0 0,00048 0,00024 110 0,75
3 3,,0 33,0 0,00158 0,00331 150 0,86
3,,4 105,0 0,00504
4 4,,5 75,0 0,00360 0,00180 110 0,34
5 5,,6 42,0 0,00201 0,00101 110 0,31
6 6,,7 13,0 0,00062 0,00031 110 0,31
Итого 355
3.3 Полная подача водоочистного комплекса
Полная подача водоочистного комплекса хозяйственно-питьевого водоснабжения , м3/сут складывается из расчетного расхода воды для суток максимального водопотребления - расхода воды на собственные нужды комплекса (промывка скорых фильтров, резервуаров чистой воды и др.) и дополнительного расхода воды на восполнение противопожарного запаса - . В общем виде полный расход воды, поступающей на водоочистной комплекс, определяется по формуле :
(13) где - коэффициент, с помощью которого определяется расход воды на собственные нужды; с п роизводительностью более 50000 м3/сут =1,05 и с менее 50000 м3 /сут - 1,1. Дополнительный расход воды на восполнение противопожарного запаса - , определяется по формуле:
(14) где - число одновременных пожаров; принимаем равным 1;
- норма расхода воды при пожаре определяется по БНБ
2.04.02-84, л/с; в нашем случае составляет 10 л/сек;
- расчетная продолжительность пожара, = 3 ч.
В данном случае дополнительный расход воды на восполнение противопожарного запаса - , м3, и полная подача водоочистного комплекса хозяйственно-питьевого водоснабжения - , м3/сут, составят м3/сут.
4. Ориентация на метод обезжелезивания воды
Для очистки железосодержащих вод применяются различные методы обезжелезивания в зависимости от форм соединений и количества двухвалентного железа в обрабатываемой воде , а также производительности водозабора и требований , предъявляемых потребителями к качеству очищенной воды .
При проведении по выбору рациональных методов обезжелезивания воды на объектах , основная ориентация направлена на методы , имеющие типовые разработки с учетом минимально возможных капитальных и эксплуатационных затрат .
В зависимости от качества исходной воды , можно сделать направление на один - два метода .
Обезжелезивания подземных вод в основном производят аэрационными способами .
Железо в природной воде мажет содержатся в ионной форме , или в форме комплекстных соединений двух и трех валентного железа , преимущественно , находиться в виде ионов растворенного двухвалентного железа .
Окисление и гидролиз растворенного железа являются важнейшей частью процесса обезжелезивания .
4.1 Выбор схемы обезжелезивания воды
По показателям качества воды при РН < 7,5 и окислительном потенциале близким к нулю двухвалентное железо в воде находится в растворенном состоянии и не выпадает в осадок. Оно может быть удалено из воды катионированием, однако, этот процесс неэкономичен и сложен. При контакте с воздухом вода обогащается кислородом, и окислительный потенциал системы повышается.
Для снижения содержания железа в воде в дипломном проекте предложено устройство станции обезжелезивания водозабора .
Обезжелезивание воды производится на закрытых скорых фильтрах с предварительной аэрацией. Для получения воды высокого качества по железу, которое в воде находится в железоорганических (гуматных) комплексах и трудно поддается окислению и устойчивому режиму обезжелезивания, использована двухступенчатая схема очистки воды.
В качестве фильтрующей загрузки на фильтре первой ступени применен щебень фракции 5 - 10 мм, в фильтре второй ступени использован керамзитовый песок фракции 2 - 5 мм. Высота загрузки в фильтрах первой и второй ступени не превышает 1,0 - 1,1 м. Скорость фильтрации при рабочем режиме составляет не более 7,0 м/ч, а при форсированном режиме не более 8,5 м/ч. Промывка фильтров первой ступени водовоздушная. Первые пять минут фильтр промывается водой. Интенсивность промывки 5 - 8 дм3/с·м2. Затем воздух отключается и в течение пяти минут производится промывка водой с интенсивностью 16 дм3/с·м2.
Фильтры второй ступени промываются водой с интенсивностью 16 дм3/с·м2 в течение 8 - 10 минут. Длительность фильтроцикла 24 - 36 ч. Для ритмичной работы установки в помещении станции устанавливаются две линии производительностью по 400 м3/сут. В каждой линии уставливаются две ступени очистки по 400 м3/сут.
Поддерживающий слой фильтра составляет гранитный щебень фракций 20 - 40 мм, располагаемых на 100 мм выше отверстий дренажной системы. Затем засыпан слой фракцией 15 - 25 мм высотой 100 мм, а далее - основной слой загрузки фракцией 5 - 10 мм.
На рисунке 6.1 приведена принципиальная схема технологической очистки.
1-эжектор; 2-фильтр первой ступени; 3-фильтр второй ступени; 4 подача воды от скважины; 5-сжатый воздух от ресивера; 6-поток воды на параллельные фильтры; 7-очищенная вода; 8-подача воды на промывку фильтра; 9-отвод промывных вод; 10-воздух; 11-воздушная трубка; 12-резервуар промывной воды; 13-установка УФ-обеззараживания; 14-водонапорная башня
Рисунок 1 - Принципиальная схема технологической очистки воды
4.2 Определения площади фильтра
Общая площадь фильтров определяется по формуле:
(15) где Q - полезная производительность очистной станции, м3/сут;
Тст - продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч;
nн - расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, 6...8 м/ч;
nпр-число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, nпр=2, qпр- удельный расход воды на 1 промывку, м3/м2,
где I - интенсивность промывки, принимается 13...16 дм3/с·м2;
тпр - время промывки, 6 мин = 0,1 ч. м3/м2;
тпр - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимается для фильтров, промываемых водой 0,33 ч, водой и воздухом - 0,5 ч;
Число фильтров
(16)
Площадь одного фильтра
(17)
Принимаем размер фильтра в плане 1,6 ? 1,6 м.
4.3 Определения расхода воды на промывку фильтров
Дренажная система фильтра принятой конструкции состоит из коллектора и боковых ответвлений, рассчитывается по промывному расходу: дм3/с. (18)
Подбираем диаметр коллектора по qпр и скорости воды в коллекторе 1,14 м/с d = 250 мм.
Число ответвлений дренажа при расстоянии между ними 300 мм находим по формуле:
(19) с каждой стороны по 3 отверстия
Расход воды в ответвлении:
(20)
Подбираем диаметр ответвлений по q’пр и скорости 1,5..2 м/с d=90 мм. На ответвлениях предусматривают отверстия диаметром 12 мм, f01=0,000113м2. Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принята равной 0,25% площади фильтра. м2. (21)
Число отверстий на всех ответвлениях:
(22)
Число отверстий на одном ответвлении:
(23)
Шаг отверстий:
(24)
Дренажную систему располагают у дна фильтра в толще поддерживающих слоев. Граница нижнего самого крупнозернистого слоя с размером фракции 20..40 мм находится на уровне верха трубы отверстий на 100 мм выше отверстий дренажной системы. Общая высота поддерживающих слоев 500 мм. Слой воды под загрузкой в скорых фильтрах должен быть не менее 2 метров, конструктивное превышение стен фильтра над слоем воды - не менее 0,5 м. Общая высота фильтра равна: ,м. (25) где Нп - общая высота поддерживающих слоев, 0,5 м
Нз - высота фильтрующего слоя, 1,5 м
Нв - высота воды над загрузкой, 2 или 2,5м hk - превышение строительной высоты фильтра над уровнем воды, принимается равным 0,5 м.
(26)
Число желобов для сбора и отвода промывной воды:
(27)
Расстояние между осями желобов: 1,6/2=0,8 м.
Расход промывной воды в одном желобе: дм3/с (28)
Принимаем желоба B, м, с полукруглым сечением. Ширина желоба определяется по формуле:
(29) где К=2 для желоба с полукруглым сечением, а - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, 1..1,5;
Полная высота желоба составит Н=0,25 м.
Расстояние от верхней кромки желобов до поверхности фильтрующего материала в соответствии с формулой:
е - относительное расширение фильтрующей загрузки при промывке, для кварцевого песка е = 30 %.
Расстояние от дна желобов до дна канала во избежание подпора должно быть не менее:
(30) qкан = qпр - расход воды по каналу, м3/с
Вкан - ширина канала, принимается равной 0,7 м.
Для забора воды из резервуара и подачи ее на промывку фильтров предусматривается установка насоса К80 - 65 - 160 подобранного по [2] производительностью Q = 50 м3/ч, напором H = 32 м с электродвигателем мощностью N = 7,5 КВТ (1 рабочий, резервный насос хранится на складе).
Для насыщения обрабатываемой воды кислородом применен аэратор, представляющий собой перфорированную трубу (каркас) пористостью 200 - 100 мкм, уложенную в резервуаре аэрирования. В каркас аэратора поступает воздух и распределяется по всей длине аэратора через поры 60 - 100 мкм.
Для обеспечения контакта кислорода воздуха с водой и равномерного его распределения запроектирован контактный резервуар, объемом , м3, равным
(31) где Т = 8 мин - продолжительность контакта кислорода воздуха с водой;
n - количество контактных камер;
H - глубина контактной камеры, принимается равной 4 - 4,5 м.
В камере размером 0,1 ? 4 ? 1 м установлен аэратор длиной 1000 мм, внутренним диаметром 100 мм и воздухопроницаемостью до 1000 дм3/мин на 1 п. м.
Подача воздуха осуществляется от компрессорной станции компрессором марки 2ГП - 4/5 производительностью 4 м3/мин, с рабочим абсолютным давлением нагнетания 0,9 МПА с электродвигателем 4А280 - 10УЗ мощностью 37 КВТ, частотой вращения 600 об/мин (один рабочий, один резервный).
Для хранения запаса промывной воды предусматривается строительство типового резервуара полезной емкостью 90 м3.
Объем загружаемого песка перед пуском станции из четырех фильтров площадью по 2,5 м2 каждый и высотой фильтрующего слоя 2 м, составит
Годовая потребность в дополнительном количестве песка (10 % догрузка)
Песковая площадка принята асфальтированная с размером в плане 4 ? 5 м.
4.4 Установка для обеззараживания воды
Предусматривается расчет установки для обеззараживания воды бактерицидным излучением.
Расчетный бактерицидный поток определяется по формуле
Вт (32) где Q - расчетный расход обеззараживаемой воды, м3/ч;
? - коэффициент поглощения облучаемой воды в см-1, равный 0,1см-1;
k - коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий, принимаемый равным 2500 МКВТ·с/см2;
Р0-количество бактерий в 1 дм3 воды до облучения Р0 = 1000 (т. е. коли- титр составляет 1);
Р - количество бактерий в 1 дм3 воды после облучения, принимаемый Р ? 3 (т. е. коли-титр не менее 330);
?п-коэффициент использования бактерицидного потока, принимается равным 0,9;
?0-коэффициент использования бактерицидного излучения, принимается равным 0,9.
Степень обеззараживания воды Р/Р0 должна лежать в пределах 1/1000 - 3/1000 .
Тогда Вт.
Потребное число ламп РКС-2,5 будет где Fл - расчетный бактерицидный поток лампы, 50 - 75. шт.
Следовательно, установка типа ОВ-1П-РКС должна состоять из одной кассеты, по три лампы в каждой. Принимаем четыре рабочих кассеты и одну резервную, или всего (1 1)?3 = 6 ламп.
Длина рабочей части канала установки м, где l - расстояние между кассетами, равное 0,4 м;
N - общее количество кассет.
Для обеззараживание воды применяем бактерицидные установки ОВ-1П-РКС. В каждой линии системы обезжелезивания производительностью по 400 м3/сут. устанавливается одна рабочая и одна резервная бактерицидная установка ОВ-1П-РКС.
4.5 Утилизация осадка
4.5.1 Сооружения по обороту промывной воды
В целях экономии питьевой воды на собственные нужды станции обезжелезивания и предотвращения возможного загрязнения водоемов стоками, содержащими большое количество соединений железа Fe(OH)3, и в соответствии с требованиями органов санитарии и гигиены проектом принята схема оборота промывной воды фильтров.
Схема включает следующие процессы: - подача промывных вод от фильтров в бункерные отстойники;
- осветление воды в отстойниках;
- перекачка осветленной воды в голову сооружений;
- уплотнение осадка в отстойниках;
- перекачка осадка на шламовые площадки.
Время отстаивания составляет 4 часа, время уплотнения осадка - 8 часов. Уплотнение осадка в отстойниках производится в течение суток, после чего он насосами ПР 12,5/12,5 (один рабочий, один резервный) перекачивается на шламовые площадки.
Отвод осветленной воды из отстойников осуществляется по перфорированным трубам, прокладываемым на границе зоны осветления и защитной зоны. Откачка отстоенной воды осуществляется насосами К 65 - 50 - 125 (один рабочий, один резервный).
Определение количества осадка ведется из условия полной производительности станции и содержания железа в исходной воде 1,8 мг/дм3.
Количество железа, выпавшего в осадок, условно по сухому веществу за сутки определяется по формуле:
(33) где - полная производительность станции, м3/сут;
- содержание железа в воде, мг/дм3.
Для определения зоны накопления осадка в отстойниках его влажность принимается согласно [2] и составляет 96,5 %. При этом объем его в пересчете на Fe(OH)3 составит:
(34) где - атомная масса Fe(OH)3;
- атомная масса Fe;
100, 1000 - переводные коэффициенты.
Объем каждой секции отстойника слагается из зон: осветления, защитной, уплотнения осадка. Объем зоны осветления принимается не менее расчетного объема воды от одной промывки и составляет 32 м3. Вода от промывки фильтров поступает в два отделения. Для двух промывок объем зоны осветления составляет 62 м3. Высота защитной зоны принимается 0,4 м. Объем защитной зоны в двух отстойниках составляет 8 м3.
Общий полезный объем сооружения по обороту промывной воды составит: 62 8 32 = 102 м3.
Количество используемой оборотной воды определяется по формуле
(35) где - количество воды, соответственно используемой в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения.
Рациональность использования воды, забираемой из источника
(36)
4.5.2 Шламовые площадки
Годовое количество осадка по Fe(OH)3 составит:
(37)
Годовая нагрузка на площадку для подсушивания осадка принимается 2,0 м3 на 1 м2 площадки.
(38)
Площадь намораживания осадка принимается 80 % площади площадок.
(39)
Общая площадь шламовых площадок составляет:
(40)
К строительству принимаем две площадки площадью 27 м2, размером 4 ? 7 м. Глубина площадки - 1,5 м. Конструкция стен и днища шламовых площадок исключает проникновение соединений железа Fe(OH)3 в естественный трубопровод фильтр подземный водоисточник
5. Проектирование водонапорной башни
5.1 Общие сведения о емкостях систем водоснабжения
В системах водоснабжения резервуары различных видов находят широкое применение в качестве регулирующих и запасных емкостей. Объем этих емкостей включает регулирующий, противопожарный и аварийный
Вывод
В данном дипломном проекте был запроектирован водозабор для обеспечения питьевой водой агрогородка на 5 тысяч жителей, из подземного водоисточника.
Вода добывается из бесфильтровой артезианской скважины с помощью насоса SP 17-4 фирмы «Grundfos».
По данным дипломного проектирования исходная вода содержит излишнее количество соединений железа, поэтому предусмотрен процесс обезжелезивания, процесс обезжелезивания производиться на закрытых фильтрах с предварительной аэрацией воды. Далее на стадии водоподготовки следует процесс обеззараживания, которое произведено с помощью бактерицидным излучением. В целях экономии питьевой воды на собственные нужды станции обезжелезивания и предотвращения возможного загрязнения водоемов стоками, содержащими большое количество соединений железа Fe(OH)3, и в соответствии с требованиями органов санитарии и гигиены проектом принята схема оборота промывной воды фильтров. Также была проведена автоматизация скорых фильтров.
Также выполнен проект водопроводной сети агрогородка. При этом были решены следующие задачи: - определено расчетное водопотребление комплексом;
-принята система водоснабжения;
- данном проекте запроектирована кирпичная водонапорная башня со стальным баком объемом 50 м3 .
Рассчитаны радиусы зон санитарной охраны для артезианских скважин.
В дипломном проекте разработан также проект производства работ по прокладке водовода.
Проведена оценка по обобщенным данным и расчету норматива технологических расходов в системе коммунального водоснабжения
А в научно исследовательская часть дипломного проекта предложено производство цветной тротуарной плитки с использованием неорганических отходов водоочистительных станций.
Список литературы
1. СНИП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения/ Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 72 с.
2. СНБ 2.04.05-2000. Строительная климатология. Мн.: Мин. архитектуры и строительства РБ, 2001. - 40 с.
3. СНИП 1.04.03 - 85. Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений/ Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1987. - 522 с.
4. Лихачев, Н.И., Ларин И.И. Канализация населенных мест и промышленных предприятий. - М.: Стройиздат, 1998. - 185 с.
5. Сборник нормативных документов по вопросам охраны окружающей среды. - Ч.4. - Минск, 1992. - 176 с.
6. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1987. - 638 с.
7. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. - М.: Стройиздат, 1974. - 156 с.
8. Яковлев С.В., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: Учебник для вузов. - М.: АСВ, 2002. - 704 с.
9. Невзорова А.Б. Основы автоматизации систем водоснабжения и водоотведения: Пособие. - Гомель: УО «БЕЛГУТ», 2005. - 115 с.
10. Справочник монтажника: Монтаж систем внешнего водоснабжения и водоотведения. /Под ред. А.К. Перешивкина, С.А. Никитина. - М.: ГУП ЦПП, 2001. - 828 с.
11. Справочник строителя. Земляные работы. /Под ред. А.К. Рейша. - М.: Стройиздат, 1980. - 740 с.
12. ЕНИР Е2: Земляные работы выпуск 1. Механизированные и ручные земляные работы. - М.: Стройиздат, 1988. - 256 с.
13. ЕНИР Е9: Сооружение системы теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения и канализации выпуск 2. Наружные сети и сооружения. - М.: Стройиздат, 1988. - 287 с.
14. Яковлев С.В., Ласков Ю.М. Канализация. - М.: Стройиздат, 1987. - 319с.
15. Зацепин В.Н. Курсовое и дипломное проектирование водопроводных и канализационных сетей и сооружений. - Л.: Стройиздат, 1973. - 216 с.
16. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожном транспорте. Учеб. для вузов ж.-д. транспорта/ В.С. Дикаревский, П.П. Якубчик, В.Г. Иванов, Е.Г.Петров. - М.: издательская группа «Вариант», 1999. - 440 с.
17. Водоснабжение и санитарная техника (ВСТ), № 2, 2006. - 39 с.
18. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учеб. пособие для вузов. - М.: Стройиздат, 1987. - 255 с.
19. Проектирование сооружений для очистки сточных вод/ Всесоюзный комплекс науки и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, ГТС и инженерной гидрологии. - М.: Стройиздат, 1990. - 165 с.
20. Канализация населенных мест и промышленных предприятий/ Под общей редакцией В.Н. Самохина. - М.: Стройиздат, 1981. - 639 с.
21. Курганов А.М., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения: Справочник/ Под ред. А.М. Курганова. - 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Стройиздат, 1986. - 440 с.
22. Отведение и очистка поверхностных и сточных вод/ В.С. Дикаревский, А.П. Нечаев, М.И. Алексеев. - Л.: Стройиздат, 1990. - 224 с.
23. Канализационные сети. Примеры расчета: Учеб. пособие для вузов/ Н.Ф. Федоров, А.М. Курганов, М.И. Алексеев. - М.: Стройиздат, 1985. - 223 с.
24. Канализация: Учебник для вузов/ С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, А.И. Жуков, С.К. Колобанов, 5-е изд., перераб. и доп. - М .: Стройиздат, 1975. - 632 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
