Водоотведение города и промышленного предприятия

Во все времена поселения людей и размещение промышленных объектов реализовались в непосредственной близости от пресных водоемов, используемых для питьевых, гигиенических, сельскохозяйственных и производственных целей. В процессе использования воды человеком, она изменяла свои природные свойства и в ряде случаев становилась опасной в санитарном отношении. Впоследствии с развитием инженерного оборудования городов и промышленных объектов возникла необходимость в устройстве организованных способов отведения загрязненных отработанных потоков воды по специальным гидротехническим сооружениям.

В настоящее время значение пресной воды как природного сырья постоянной возрастает. При использовании в быту и промышленности вода загрязняется веществами минерального и органического происхождения. Такую воду принято называть сточной водой. В зависимости от происхождения сточных вод они могут содержать токсичные вещества и возбудители различных инфекционных заболеваний. Водохозяйственные системы городов и промышленных предприятий оснащены современными комплексами самотечных и напорных трубопроводов и других специальных сооружений, реализующих отведение, очистку, обезвреживание и использование воды и образующихся осадков. Такие комплексы называются водоотводящей системой. Водоотводящие системы обеспечивают также отведение и очистку дождевых и талых вод. Строительство водоотводящих систем обуславливалось необходимостью обеспечения нормальных жилищно-бытовых условий населения городов и населенных мест и поддержания хорошего состояния окружающей природной среды.

В 1898 году в Москве введена в эксплуатацию первая водоотводящая система, включавшая самотечные и напорные водоотводящие сети, насосную станцию и люблинские поля орошения. Она стала родоначальницей самой крупной в Европе московской системы водоотведения и очистки сточных вод.

Особое значение имеет развитие современной системы водоотведения бытовых и производственных сточных вод, обеспечивающих высокую степень защиты окружающей природной среды от загрязнений. Наиболее существенные результаты получены при разработке новых технологических решений в вопросах эффективного использования воды систем водоотведения и очистки производственных сточных вод.

Предпосылками для успешного решения этих задач при строительстве водоотводящих систем являются разработки, выполняемые высококвалифицированными специалистами, использующие новейшие достижения науки и техники в области строительства и реконструкции водоотводящих сетей и очистных сооружений.

5 стр., 2454 слов

Противопожарная система судна

... Системы бытового водоснабжения - пресной бытовой воды, питьевой воды, мытьевой воды, бытовой забортной воды, бытовой горячей воды. Сточные системы - сточных вод, хозяйственно-бытовых вод, шпигатов открытых палуб. Системы ... понятия современных противопожарных систем Современные системы противопожарной защиты основаны ... противопожарная судно пенная водяная 2.5 Системы порошкового пожаротушения Системами ...

Таким образом, при проектировании очистных сооружений, выборе их состава необходимо исходить из условия сохранения фоновых концентраций в реке в допустимых пределах. Считаю, что разработанный мной состав сооружений удовлетворяет этим требованиям.

На городских станциях аэрации до 70% от общего количества потребляемой энергии расходуется на обеспечение необходимого кислородного режима аэротенков. Высокая эффективность использования кислорода воздуха при низких энергозатратах — основная цель при создании современных систем аэрации.

В настоящее время на станциях канализации, как правило, в аэротенках используется пневматическая система аэрации через керамические фильтросные пластины. В условиях эксплуатации применение пористых материалов сопряжено с определенными трудностями, связанными с периодическим опорожнением, демонтажем и заменой фильтрующих элементов.

С точки зрения надежности и простоты эксплуатации практический интерес представляют дисковые мелкопузырчатые аэраторы, разработанные как зарубежными, так и отечественными фирмами.

В данном проекте в разделе «Расчет аэротенков» рассматривается вопрос применения аэраторов фирмы «Патфил» (г. Казань).

Аэраторы фирмы «Патфил» относятся к мелкопузырчатым дисковым диффузорам с перфорированной резиновой мембраной, имеющей относительно высокое постоянство потерь напора, что должно облегчить установку и эксплуатацию аэраторов. Кроме того, эти аэраторы наиболее приемлемы для работы аэрационных сооружений при переходе на новую биотехнологию очистки сточных вод по схеме прерывистой аэрации нитри и денитрификации.

На сегодняшний день самым передовым способом обеззараживания является УФ обеззараживание, не требующий внесения в воду химических реагентов, не влияет на вкус и запах воды.

В проекте рассмотрен вопрос применения технологии ультрафиолетового облучения биологически очищенных сточных вод.

С целью уменьшения площадей для размещения осадка применены эффективные методы обезвоживания на мембранных фильтр- прессах с применением высокомолекулярного флокулянта.

Современная система водоотведения — это сложный комплекс инженерных сооружений, предназначенных для отведения и очистки сточных вод бытового, производственного и атмосферного характера и их эффективного использования после очистки в водном хозяйстве.

Развитие экономики нашей страны, должно органично сочетаться с осуществлением необходимых мероприятий по охране и рациональному использованию земли, её недр, водных ресурсов, растительности и животного мира.

Необходимо бережное отношение к материальным и сырьевым ресурсам, охраны природы.

1. Водоотводящая сеть города

Необходимые данные для расчета водоотводящей сети.

Город расположен в Тверской области.

Плотность населения:

1 район — 400 чел/Га

2 район — 300 чел/Га

Степень благоустройства районов жилой застройки:

здания оборудованы водопроводом, канализацией с централизованным горячим водоснабжением.

Удельная норма водоотведения:

1 район -230 л/чел.сут на 1 жителя

2 район — 250 л/чел.сут на 1 жителя

Город расположен по обеим берегам реки.

Характеристика грунтов — песчаные.

Наименование предприятия — металлургический завод.

На металлургическом заводе, в основном производстве, принята оборотная система водного хозяйства. На территории завода также имеется предприятие местной промышленности, сточные воды от которого сбрасываются в городскую водоотводящую сеть совместно с хозяйственно-бытовыми стоками. Расход сточных вод Qобщ=1800 м3/сут. Этот расход будет учтен в дальнейших расчетах очистных сооружений и насосной станции. Преобладающее направление ветров — Западное.

1.1 Система и схема водоотведения. Обоснование

Принимаем полную раздельную систему водоотведения.

Полная раздельная система водоотведения имеет несколько водоотводящих сетей, каждая из которых предназначена для отведения сточных вод определенного вида. Она имеет сети для отвода бытовых вод от города (бытовая сеть), производственных вод (производственная сеть) и дождевых вод (водостоки или дождевая сеть).

Наиболее сложными является водоотведение и очистка сточных вод промышленных предприятий, так как состав и свойства сточных вод зависят от специфики водных технологических и производственных процессов.

Производственные сточные воды перед поступлением в городскую сеть должны очищаться на локальных сооружениях до необходимого качества, требуемого согласно, [СниП 2.04.03-85].

Применяем пересеченную схему водоотводящей сети. В соответствии с планировкой города и рельефом местности территория города разбита на 3 бассейна, от каждого из которых бытовые сточные воды по коллекторам отводятся в главные коллектора, расположенные вдоль берегов реки. Оба коллектора соединяются в один с помощью дюкера. Далее сточные воды поступают на насосную станцию с регулирующим резервуаром, откуда перекачиваются на очистные сооружения.

Очистные сооружения расположены за пределами города вниз по течению реки на расстоянии 500м от границы жилой постройки.

Основные элементы канализационной сети города:

канализационные коллекторы,

главный коллектор,

канализационные насосные станции (районная, главная),

напорные отводящие трубопроводы от ГНС,

АРР-аварино-регулирующий резервуар,

очистные сооружения канализации,

водосбросный канал после очистных сооружений.

1.2 Расчетные расходы бытовых сточных вод от города

Для определения расчетных расходов бытовых сточных вод города вычисляем площади кварталов и районов.

Таблица 1.1

№ кв.

F, Га

№ кв.

F, Га

№ кв.

F, Га

№ кв.

F, Га

№ кв.

F, Га

1

10,6

25

10,6

49

7,9

73

7,9

97

5,80

2

10,6

26

10,6

50

11,9

74

11,9

98

6,60

3

11,5

27

11,5

51

11,9

75

11,9

99

1,95

4

11,5

28

11,5

52

11,9

76

11,9

100

7,22

5

15,4

29

15,4

53

7,5

77

7,5

101

4,20

6

11,5

30

11,5

54

11,5

78

11,5

102

2,28

7

11,5

31

11,5

55

11,5

79

11,5

103

11,50

8

15,4

32

15,4

56

7,5

80

7,5

104

4,20

9

11,5

33

11,5

57

11,9

81

11,9

105

2,28

10

11,5

34

11,5

58

11,9

82

11,9

106

5,52

11

10,6

35

10,6

59

11,9

83

11,9

107

11,40

12

10,6

36

10,6

60

7,9

84

7,9

108

4,20

13

10,6

37

10,6

61

7,9

85

7,9

109

2,28

14

10,6

38

10,6

62

11,9

86

11,9

110

2,64

15

11,5

39

11,5

63

11,9

87

11,9

111

6,30

16

11,5

40

11,5

64

11,9

88

11,9

112

12,10

17

15,4

41

15,4

65

7,5

89

7,5

113

6,10

18

11,5

42

11,5

66

11,5

90

11,5

114

11,80

19

11,5

43

11,5

67

11,5

91

11,5

115

9,25

20

15,4

44

15,4

68

7,5

92

7,5

116

6,48

21

11,5

45

11,5

69

11,9

93

11,9

117

4,70

22

11,5

46

11,5

70

11,9

94

11,9

118

8,58

23

10,6

47

10,6

71

11,9

95

11,9

119

3,10

24

10,6

48

10,6

72

7,9

96

7,9

1 район

2 район

284,4

284,4

250,4

250,40

140,48

1 район

568,80

Га

2 район

641,28

Га

Итого:

1 210,08

Га

Средний суточный расход бытовых сточных вод от города

F — площадь, Га

P — плотность населения, чел/Га

q б — удельное водоотведение, л/сут

С учетом степени благоустройства районов жилой застройки и рекомендаций [2] принимаем удельное водоотведение:

q б для 1-го района — 230 л/сут, qб для 2-го района — 350 л/сут.

Общий средний суточный расход от города-

Средний суточный расход от предприятия местной промышленности — 1800м 3 /сут = 75м3 /ч =20,83 л/с

Общий средний суточный расход от города и предприятия местной промышленности — 119664+1800= 121464 м 3 /сут.

Средний часовой расход от города составляет:=/ 24 м 3

Для 1го района- = 52329,6 / 24 = 2180 м 3

Для 2го района- =67334,4 / 24 = 2805,6 м 3

Средний секундный расход от города составляет:=*1000/24*3600 л/с

Для 1го района- =52329,6*1000/24*3600 = 605,7 л/с

Для 2го района- =67334,4*1000/24*3600 = 779,3 л/с

Общий средний секундный расход от города: = 605,7 + 779,3= 1385 л/с

Общий средний секундный расход от города и предприятия местной промышленности: = 1385 л/с + 20,83 л/с=1405,83=1406 л/с

Исходя из полученных данных, согласно [2,табл.2], максимальный коэффициент суточной неравномерности К gen . max . =1.4, минимальный — Кgen . min . =0.7

Максимальный секундный расход от города и предприятия местной промышленности составляет:

= * K gen . max л/с

= 1406*1,4 = 1968 л/с

Максимальный часовой расход от города и предприятия местной промышленности составляет:

= * 3600

= 1968 *3600 = 7086 м 3 /час

Определим модуль стока:

1.3 Гидравлический расчет и построение продольных профилей водоотводящих сетей

Важнейший этап проектирования водоотводящей сети — гидравлический расчет трубопроводов.

Задача гидравлического расчета водоотводящей сети состоит в определении диаметров и уклонов труб, скоростей движения и наполнения воды в них. Далее следует построение продольного профиля проектируемого коллектора.

1.3.1 Гидравлический расчет сети.

Определим расчетные расходы для каждого участка сети. Используем метод расчета по тяготеющим площадям.

Модули стока для районов города:

Попутный расход — .

Расчетный расход сточных вод на отдельном участке сети:

Определим расчетные расходы в обоих районах города.

Таблица 1.2

Расчетные расходы.

№ уч-ка

Боковой и попутный расходы

qтр, л/с

qmid.s., л/с

Kgen.max, л/с

qmax.s, л/с

Сосредоточенный расход, л/с

Расчетный расход, л/с

№ кв.

F кв., га

q0, л/(с*га)

qбок+qп, л/с

местный

транзитный

общий

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Коллектор 1

0-1

1(1/3), 12(1/3)

7,1

1,065

7,53

7,53

1,90

14,30

14,30

1-2

1(2/3), 12(2/3), 2(1/3), 11(1/3)

21,2

1,065

22,58

7,53

30,10

1,70

51,18

51,18

2-3

2(2/3), 11(2/3), 3(1/3), 10(1/3)

21,8

1,065

23,22

22,58

45,80

1,70

77,85

77,85

3-4

3(2/3), 10(2/3), 4(1/3), 9(1/3)

23,0

1,065

24,50

45,80

70,29

1,65

115,98

115,98

4-5

4(2/3), 9(2/3), 5(1/3), 8(1/3)

25,6

1,065

27,26

70,29

97,55

1,60

156,09

156,09

5-6

5(2/3), 8(2/3), 6(1/3), 7(1/3)

28,2

1,065

30,03

97,55

127,59

1,60

204,14

204,14

6-7

6(2/3), 7(2/3), 18(2/3)

23,0

1,065

24,50

127,59

152,08

1,58

240,29

21,8

21,8

262,09

7-8

18(1/3), 30(2/3) 13-17, 19-24

142,2

1,065

151,44

152,08

303,53

1,55

470,46

21,8

21,8

492,26

8-9

30(1/3), 42(2/3), 25-29, 31-36

142,2

1,065

151,44

303,53

454,97

1,52

691,55

21,8

21,8

713,35

9-10

42(1/3), 37-41, 43-48

134,5

1,065

143,28

454,97

598,25

1,49

891,39

21,8

21,8

913,19

568,8

Таблица 1.3

Коллектор 2

11-12

119

3,10

1,215

3,77

3,77

2,50

9,42

21,8

9,42

12-13

117,118

13,28

1,215

16,14

3,77

19,90

1,90

37,81

37,81

13-14

114,116

9,12

1,215

11,08

19,90

30,98

1,80

55,77

55,77

14-15

109,113

8,58

1,215

10,42

30,98

41,41

1,75

72,46

72,46

15-16

105,108

6,48

1,215

7,87

41,41

49,28

1,70

83,78

83,78

16-17

102,104

6,48

1,215

7,87

49,28

57,15

1,69

96,59

96,59

17-18

99(1/2), 101

5,18

1,215

6,29

57,15

63,44

1,68

106,58

106,58

18-19

99(1/2)

0,98

1,215

1,18

63,44

64,63

1,67

107,93

107,93

19-20

98

6,60

1,215

8,02

64,63

72,64

1,58

114,78

114,78

20-21

97,100, 103, 106-107, 110-112, 115

80,69

1,215

98,04

72,64

170,68

1,58

269,68

269,68

21-22

86-96

117,30

1,215

142,52

170,68

313,20

1,55

485,46

485,46

22-23

85

7,90

1,215

9,60

313,20

322,80

1,54

497,11

497,11

23-24

73(2/3), 79-84

67,87

1,215

82,46

322,80

405,26

1,52

615,99

615,99

24-25

73(1/3), 74-78, 72(2/3)

62,60

1,215

76,06

405,26

481,32

1,50

721,98

721,98

25-26

72(1/3), 61(2/3)

7,90

1,215

9,60

481,32

490,92

1,50

736,38

736,38

26-27

60(2/3), 61(1/3), 62-71

117,30

1,215

142,52

490,92

633,44

1,49

943,82

943,82

27-28

60(1/3), 49(2/3)

7,90

1,215

9,60

633,44

643,03

1,49

958,12

958,12

28-ГНС

49(1/3), 50-59

112,03

1,215

136,12

643,03

779,16

1,48

1153,15

1153,15

I+II районы

1377,40

1,45

1997,23

2019,03

641,28

Расчет заключается в определении диаметра трубопровода, уклона и параметров его работы: наполнения и скорости. Расчет производим по формуле Н.Н. Павловского, используя таблицы Лукиных.

Минимальные расчетные скорости движения сточных вод, минимальные уклоны и максимальные наполнения труб и каналов принимаем в соответствии с [2, п.2.33-2.37, табл.16] Минимальную глубину заложения трубопроводов и их соединения — в соответствии с [2, п.4.7 и 4.8]

Для диаметров менее 500 мм выбираем трубы керамические канализационные (ГОСТ 282-82) с внутренним диаметром 150-600мм через каждые 50мм.

Для диаметров от 600 до 2000мм принимаем трубы железобетонные безнапорные (ГОСТ 6482.0-79 с изм.) диаметром 600-800-1000-1200-1500-2000мм.

В колодце № 5 резко изменяется скорость воды, для гашения скорости потока воды в соответствии с [2, п. 4.26] устраиваем перепадной колодец шахтного типа в виде стояка сечением не менее сечения подводящего трубопровода (500мм).

В колодце над стояком предусматриваем приемную воронку, под стояком — водобойный приямок с металлической плитой в основании.

В точке № 22 располагаем РНС, так как дальнейшее заглубление коллектора экономически нецелесообразно и технически сложно.

При проектировании водоотводящей сети:

1. Необходимо обеспечить условия самоочищения сети, т.е. скорости движения сточных вод на любом участке сети не должны быть меньше минимально допустимых для принятого диаметра труб.

2. Необходимо обеспечить возможность самотечного присоединения всех боковых линий.

3. Необходимо обеспечить наименьшую по техническим условиям глубину заложения сети.

4. Необходимо уменьшить количество насосных станций.

1.3.2 Расчет дюкера

В результате расчета главных коллекторов районов города получаем:

Расходы сточных вод в последнем узле:

1 район — 913,19 л/с. — 2 район — 1153,15 л/с.

Отметка лотка трубы в последнем узле:

1 район — 98,279 м. — 2 район — 96,422 м.

Разница в отметках — 1,857 м.

Для объединения расходов сточных вод от обоих районов города для подачи их на очистные сооружения необходимо соединить главные коллектора 1-го и 2-го районов. Имеется естественное препятствие в виде реки. Пересечение реки выполняем в виде дюкера с устройством верхней камеры на правом берегу реки (район №1).

Дюкер — это напорный трубопровод, соединяющий два самотечных трубопровода. Глубина заложения подводной части — не менее 0,5 м до верха трубы.

Принимаем 2 рабочих нитки дюкера и рассчитываем их на пропуск половины расхода:

Диаметр труб определяется исходя из условия обеспечения самоочищающих скоростей V?1м/с.

Принимаем d=800мм.

n = 0.013 — коэффициент шероховатости стальных труб.

По таблицам Павловского получаем V=1,22м/с,i=0.0023

Потери напора в дюкере:

L = 550м. i * L = 0.0023*550=1,27м

Сопротивление на входе в дюкер:

Сопротивление на выходе из дюкера:

меньше 0, значит, не учитываем.

Сопротивление в закруглениях 4 отводов по 10.

h закр =4*0,00115=0,0046

В итоге полное сопротивление в дюкере:

h=1.27+0.065+0.0046=1.34 м, что

меньше разницы в высотных отметках лотков трубопроводов.

При прохождении через дюкер сточная вода испытывает сопротивление трения при движении по трубам и ряд добавочных местных сопротивлений: при входе в дюкерную трубу, при выходе из нее и при прохождении через повороты, обуславливаемые очертанием дюкера.

2. Расчет главной насосной станции системы водоотведения

2.1 Характеристика объекта

Проектируемая насосная станция системы водоотведения населенного пункта забирает воду из приемного резервуара и подает ее по водоводам на очистные сооружения.

В месте расположения насосной станции залегают преимущественно пески.

Напряжение тока в сети энергоснабжения — U=10 000 В

Проектное (среднее за год) суточное поступление сточных вод на насосную станцию составляет — 121464 м 3 /сут.

На основании анализа исходных данных и требований согласно, [СНиП 2.04.03-85] — проектируется насосная станция 1 категории, совмещенная с приемным резервуаром; строительство подземной части станции предусматривается методом опускного колодца.

Схема станции выбирается по типовым проектам, а ее размеры и оборудование уточняются по расчетным и справочным данным о количестве и марках насосных агрегатов, запорно-регулирующей арматуры, по параметрам трубопроводов и другого технологического оборудования.

2.2 Расчетный приток сточных вод

Подача насосной станции назначается исходя из расчета канализационной сети.

Расчетный расход составляет: с учетом общего

коэффициента неравномерности притока сточных вод.

среднее за год суточное поступление сточных вод, м 3 /сут.

К общ .=1,4 — общий коэффициент неравномерности, согласно [2, стр.3.]

Принимая во внимание, что сточные воды поступают на станцию неравномерно по часам суток, регулирующая емкость приемного резервуара имеет пределы (см. типовые проекты), состав оборудования насосной станции не известен, предварительно минимальный объем регулирующей емкости приемного резервуара определяется по формуле:

W прит = Qприт /n [1 — Qприт /Qmax .час ], где

Q прит = 50%Qmax .час ,м/час;

Q max .час. — расчетная подача насосной станции, м/час;

  • n- максимально-допустимое количество включений насоса в час.

Включения и отключения насосов в течение часа позволяют сократить объем приемного резервуара. Вместе с тем подобный режим работы насосов усложняет эксплуатацию насосной станции и оказывает неблагоприятное влияние на ее электрооборудование.

При мощности электродвигателя N> 50 кВт рекомендуется принимать не более З-х включений насосного агрегата в час.