Системы хозяйственно-питьевого-противопожарного водопровода для населенного пункта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика объекта водоснабжения

2. Расчетно-технологический раздел

2.1 Расчет суточной водопотребности

2.1.1 Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения

2.1.2 Расходы воды на поливку в городе и на промышленном предприятии

2.1.3 Расходы воды на нужды промышленного предприятия

2.2 Определение расходов воды на нужды пожаротушения

2.3 Определение требуемых напоров воды

2.4 Определение режима водопотребления

2.5 Выбор системы и схемы водоснабжения

2.6 Выбор вариантов сравнения

2.7 Проектирование водопроводной сети

2.7.1 Трассировка водопроводной сети

2.7.2 Гидравлический расчет водопроводной сети

2.7.3 Расчет водоводов

2.7.4 Конструирование водопроводной сети

2.8 Проектирование водонапорной башни

2.9 Проектирование резервуаров чистой воды

2.10 Проектирование насосной станции второго подъема

2.11 Проектирование очистных сооружений

2.11.1 Выбор технологической схемы очистки

2.12 Технологический расчет сооружений водоподготовки

2.12.1 Скорые фильтры

2.12.2 Осветитель с взвешенным осадком

2.12.3 Вертикальный вихревой смеситель

2.12.4 Реагентное хозяйство

2.12.5 Микрофильтр

2.12.6 Высотное построение схемы очистной станции

2.12.7 Балансовая схема

2.12.8 Коагуляционное отделение

2.12.9 Известкование воды

2.12.10 Расчет хлораторной установки для обеззараживания воды

2.12.11 Фторирование воды

2.12.12 Повторное использование воды от промывки фильтров

2.12.13 Сооружение по обработке осадка

2.13 Проектирование водозаборных сооружений и насосной станции первого подъема

2.13.1 Определение размеров водоприемных устройств

2.13.2 Расчет самотечных линий водоприемных сооружений

2.13.3 Расчет размеров сеток

2.13.4 Определение отметок расчетных уровней воды в приемном отделении и всасывающем отделении берегового колодца

2.13.5 Насосная станция первого подъема

2.14 Зона санитарной охраны

3. Экономика

3.1 Исходные данные

3.2 Свободный сметный расчет стоимости строительства водопровода по 2-м вариантам (гидравлическая и гидропневматическая промывка фильтра)

3.3 Расчет эксплуатационных затрат

3.4 Годовые затраты на электроэнергию

3.5 Расчет заработной платы производственных рабочих

3.6 Расчет суммы амортизационных отчислений

3.7 Расчет цеховых и общеэксплуатационных расходов

3.8 Расчет зарплаты административно-управленического персонала

3.9 Экономическая оценка целесообразности варианта

4. Технология и организация строительного производства

4.1 Общая часть

4.2 Общестроительная часть

4.3 Основные положения по производству работ

4.4 Бетонные и железобетонные работы

4.5 Монтажные работы по устройству металлической рубашки

4.6 Бетонные работы

4.7 Расчет временных коммуникаций на строительной площадке

4.7.1 Водоснабжение строительной площадки

4.8 Порядок разработки календарного плана

4.8.1 График движения рабочей силы

4.8.2 Дифференциальный график капвложений

4.8.3 Интегральный график капвложений

4.8.4 Локальная смета

4.8.5 Технико-экономические показатели календарного плана

4.9 Разработка строительного генерального плана объекта

4.9.1 Состав и основные принципы разработки объектного стройгенплана

4.9.2 Внутрипостроечные дороги

4.9.3 Определение потребности во временных зданиях и сооружениях

4.9.4 Прожекторное освещение строительной площадки

4.5 Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

5. Экология и безопасность жизнедеятельности

5.1 Анализ негативных факторов производственной системы водоснабжения

5.1.1 Производственный шум и вибрация

5.1.2 Электромагнитные поля

5.1.3 Электоробезопасность

5.1.4 Расположение оборудования

5.2 Анализ возможности возникновения чрезвычайных ситуаций

5.3 Мероприятия по производственной санитарии

5.3.1 Микроклимат производственных помещений

5.3.2 Санитарно-бытовые помещения и устройства

5.4 Мероприятия и средства по обеспечению безопасности на сооружениях системы ВиВ

5.4.1 Защита от вредных веществ

5.4.2 Защита от шума и вибрации

5.5 Экологизация производства

5.5.1 Зоны санитарной охраны

5.5.2 Хлорирование воды

6. Автоматизация систем ВиВ

6.1 Общие положения

6.2 Схема автоматизации насосной станции второго подъема

6.3 Схема электрическая принципиальная

7. НИРС. Сокращение потерь воды на сооружениях очистки поверхностных вод

Литература

Введение

В дипломном проекте проектируется система хозяйственно-питьевого-противопожарного водопровода для населенного пункта, расположенного в Пензенской области.

Численность жителей в населенном пункте составляет 32600 человек. В населенном пункте два района с различной степенью благоустройства. Кроме того, в населенном пункте имеется промпредприятие.

Вода для питьевых целей забирается из поверхностного источника НС I подъема и подается на очистные сооружения мощностью 20 тыс. м³ /сут. После очистных сооружений очищенная вода насосами II подъема перекачивается в населенный пункт.

В разделе «Экономика» проводится сравнение двух вариантов промывки фильтров на очистных сооружениях.

В разделе «Технология и организация СМР и СП» разрабатывается стройгенплан и календарный план на строительство резервуара чистой воды.

В разделе «Экология и безопасность жизнедеятельности» рассматриваются вопросы по безопасности в системе водоснабжения.

В разделе «Автоматизация» разрабатывается автоматизация работы насосной станции II подъема.

В дипломном проекте дается раздел НИРС, в котором рассматриваются мероприятия по сокращению потерь воды на сооружениях очистки поверхностных вод.

водоснабжение питьевой пожаротушение насосный

1. Характеристика объекта водоснабжения

Населенный пункт располагается в юго-восточной части Пензенской области на берегу реки, рельеф местности холмистый с перепадом в отметках четыре метра. Его площадь составляет 221,3 гектар. В населенном пункте имеются два района с различной степенью благоустройства. В первом районе третья степень благоустройства, то есть здания оборудованы холодным водоснабжением, канализацией, централизованным горячим водоснабжением. Количество проживающих - 27600 человек. Во втором районе первая степень благоустройства, то есть здания оборудованы холодным водоснабжением и канализацией. Количество проживающих - 4998 человек. Этажность зданий в первом районе - пять этажей; во втором районе - два этажа.

Система водоснабжения по назначению - хозяйственно-питьевая-противопожарная; по способу подачи воды - нагнетательная (напорная), то есть вода подается потребителю с помощью насосов; по категории надежности использования: II. За чертой населенного пункта расположена территория консервного завода площадью 19,6 гектар.

Продолжительность поливного периода - 3 месяца [вручную (через поливочные краны) и механизировано (с помощью машин)], поливаемая площадь составляет 9 % от полной площади населенного пункта 9 % от площади промпредприятия.

На всей территории населенного пункта преобладают легкие суглинистые почвы различного состава. Глубина промерзания грунта составляет 1,6 метра. Грунтовые воды залегают на глубине 6,5 метров. Климат умеренно континентальный. Средняя температура января - 12,2, июля +19,6. Источником водоснабжения является река. Площадка водопроводных очистных сооружений располагается на расстоянии метров от северо-западной части населенного пункта.

Источником водоснабжения является река, расположенная вблизи данного населенного пункта.

Краткая характеристика источника водоснабжения:

1. Минимальный расход воды 95 % обеспеченности - 1,3 м³ /с.

2. Минимальная средняя скорость течения в реке 0,2 м/с.

3. Максимальная средняя скорость течения в реке 1,0 м/с.

4. Гидравлическая крупность части взвеси 18,4 мм/с.

5. Диаметр частиц руслообразующих фракций 0,2 мм.

6. Грунты, слагающие берег реки:

- растительный слой мощностью 0,3 м;

- характер верхнего слоя - суглинок, мощностью 6,5 м;

- характер нижнего слоя - известняк, мощностью 10 м.

7. Река судоходная, имеет культурно-бытовое значение.

8. Сезонная деформация русла реки устойчивая.

9. Высота волны 0,3 м.

10. Шуга, обрастания в умеренном количестве.

11. Наличие сора в паводок.

12. Мутность во время паводка - 200 мл/л.

13. Цветность - 68 град.

14. Вкус, запах - 3 балла.

15. Щелочность - 0,55 мг-экв/л.

16. Бактериологический показатель не соответствует норме.

17. Толщина льда - 1 м.

18. Наличие планктона.

19. Температура - 8 град.

20. Сухой остаток - 450 мг/л.

21. Жесткость общая - 4,0 мг-экв/л.

22. Железо - 0,01 мг/л.

23. Фтор - 0,5 мг/л.

24. Коли-титр - менее 300 мл.

2. Расчетно-технологический раздел

2.1 Расчет суточной водопотребности

Первоочередной задачей при проектировании систем водоснабжения является определение требуемого количества воды и выявление режима ее расходования, так как именно это влияет на размеры отдельных водопроводных сооружений, диаметры трубопроводов, мощность оборудования насосных станций и др.

Вода из городской сети расходуется на:

1. хозяйственно-питьевые нужды населения в городе рабочих промпредприятий;

2. технологические нужды для промпредприятия;

3. нужды пожаротушения;

4. полив зеленых насаждений, скверов, улиц и площадей;

5. нужды местной промышленности и неучтенные нужды [1, л.2.1.].

Суточные расходы определяют для каждой категории потребителей отдельно в кубометрах за сутки.

2.1.1 Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды населения

Определение расчетных среднесуточных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды производится раздельно для районов с различной степенью благоустройства зданий (1 район - III, 2 район - I) по формуле:

, (1)

где - удельное водопотребление, л/сут. чел.;

N_ж - число жителей в районе, определяется на основании исходных данных по формуле:

, (2)

гдеp - плотность населения (200 чел./га - 1 район; 60 чел./га - 2 район),

F - площадь района с данной степенью благоустройства(200 га - 1 район, 60 га - 2 район).

К_н.н. - 1,1 - 1,2 - коэффициент увеличения расхода воды за счет неучтенных нужд. Согласно рекомендации [1, табл. 1] этот расход увеличиваем на 10 - 20 % на нужды местной промышленности и неучтенные нужды.

Так как в течение года происходит колебание расходов, определяем максимальный и минимальный суточные расходы на протяжении данного года.

Расчетные расходы в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления определяем:

(3)

(4)

Где К_сут.max - коэффициент максимальной суточной неравномерности;

К_сут.min - коэффициент минимальной суточной неравномерности.

Значения данных коэффициентов зависят от режима работы предприятий, степени благоустройства зданий, уклада жизни населения и т.д.

Для 1 района К_сут.max = 1,1,К_сут.min= 0,9, так как III степень благоустройства.

Для 2 района К_сут.max = 1,3,К_сут.min= 0,7, так как I степень благоустройства.

Расчеты сводим в таблицу 1.

Таблица 1 - Определение суточного расхода на хозяйственно-питьевые нужды населения

Номер района	Площадь района F, га	Плотность населения p, чел./Га	Расчетное количество жителей Nж чел	Удельное водопотребление л/сут на чел	Среднесуточный расход воды , м3/сут.	Коэффициент неучтенных нужд Кн.н.	Среднесуточный расход воды с учетом местной промышленности , Кн.н.	Коэффициент max суточной неравномерности Ксут.max	Максимально-суточный расход воды м3/сут.	Коэффициент min суточной неравномерности Ксут.min	Максимально-суточный расход воды м3/сут.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
I	138	200	27600	300	8280	1,1	9108	1,1	10018,8	0,9	8197,2
II	83,3	60	4998	140	699,7	1,1	769,692	1,3	1000,6	0,7	538,8
Итого	221,3		32598		8979,72		9877,7		11019,4		8736

2.1.2 Расходы воды на поливку в городе и на промышленном предприяти

Для населения полив осуществляется из городского водопровода через поливочные краны и механизировано. Для п/п - обычно полив производится механизировано. Поливаемая площадь на п/п - 9% от площади п/п = 19,6 га. Расход воды в кубометрах на одну поливку определим по формуле:

_, (5)

где - поливаемая площадь, га;

- расходы воды на поливку, л/м² [I, табл.3].

- количество поливок, принимаем равным 1 (от климатических условий).

Расчет ведем отдельно по районам, записывая результаты по форме таблицы 2.

Таблица 2 - Определение расходов воды на поливку в городе

Вид поливки	F, га	Площадь поливаемой территории, Fпол, га	Расход воды на одну поливку, qпол, м3/га	Количество поливок, nпол	Расход воды Qпол,м3/сут.
I район	Вручную	138	3,726	0,4	1	14,9
	Механизировано		8,694	0,3	1	26,1
Итого			12,42			41
II район	Вручную	83,3	2,25	0,4	1	9
	Механизировано		5,25	0,3	1	15,75
Итого			7,5			24,75

2.1.3 Расходы воды на нужды промышленного предприятия

Вода питьевого качества расходуется на технологические нужды, на хозяйственно-питьевые потребности рабочих в цехах и на прием душа рабочим.

Расходы на хозяйственно-питьевые нужды определяем раздельно по каждой смене в зависимости от типа цехов (по тепловыделению):

(6)

где N - количество рабочих в смену в цехе данного типа;

- норма расходов в литрах на 1 человека в смену

- для горячих цехов - 45 л/смен;

- для холодных цехов - 25 л/смен.

Горячими считаются цеха с тепловыделением свыше 84 кДж на 1 м³/ч.

Расход воды на прием душа в каждой определяем:

, (7)

где - норма расходов воды на одну душевую сетку в смену [2, прил.3], 500 литров;

- число рабочих, пользующихся душем в данной смене;

- количество человек, обслуживаемых одной душевой сеткой (консервный завод = 5 человек на одну душевую сетку).

Расчет выполняется по форме таблицы 3.

Таблица 3 - Определение суточной водопотребности на хозяйственно-питьевые нужды и на пользование душем на промышленном предприятии

Наименованиепромпредприятия	Тип цехов	Номер смены	Количество работающих в смену, Nсм, чел.	Хозяйственно-питьевой расход	Расход воды на пользование душем
				Норма воды на 1 чел. В смену, , л/смен.	Расход воды за смену Qx-nсм, м3	Принимают душ , чел.	На 1 душ. сетку, , чел.	Количество душевых сеток, Nсет= Nдуш/nдуш, шт.	Норма воды на 1 душ. сетку, , N	Расход воды на души, Qдуш, м3/ч
Консервный завод	Холод-ные	1	720	25	18	216	5	43	500	21,5
		2	720	25	18	216	5	43	500	21,5
	Итого	1440		36	432				43
	Горя-чие	1	180	45	8,1	144	5	29	500	14,5
		2	180	45	8,1	144	5	29	500	14,5
	Итого	360		16,2	288				29
Всего		1800		52,2	720				72

2.2 Определение расходов воды на нужды пожаротушения

Расход воды на нужды пожаротушения в жилой зоне зависит от численности населения и этажности застройки.

I район - степень благоустройства зданий III, с централизованным горячим водоснабжением; этажность - 5 этажей, число жителей N^I_ж = 27600 человек;

II район - степень благоустройства зданий I, с холодным водоснабжением и канализацией; этажность - 2 этажа, число жителей N^II_ж = 4998 человек.

Промпредприятие - расположено на площади 19,6 гектар, категория производства по пожарной опасности - А; степень огнестойкости I, объем наибольшего здания V_зд = 16500 м³.

Промпредприятие расположено в пределах населенного пункта, так как разрыв между зоной жилой застройки не превышает 500 метров.

I. Расходы воды на пожаротушение в жилой зоне:

Так как число жителей в городе 32598 человек, то расчетное количество одновременных пожаров принимаем равно двум [1]; здания в 5 этажей, расходы воды на один пожар принимаем по [1, табл. 7] - 25 литров в секунду.

л/с

II.Расходы воды на пожаротушение промпредприятия:

Так как площадь п/п = 19,6 гектар, а V_зд - 16500 кубометров - принимаем один наружный пожар (расход воды 15 л/с [2, табл. 20]).

л/с

Так как промпредприятие располагается в черте населенного пункта, то согласно [1] общий расход воды на нужды пожаротушения составит:

л/с. (8)

2.3 Определение требуемых напоров воды

Все элементы водоснабжения должны подавать воду не только в необходимых количествах, требуемого качества, но и с требуемым напором.

Требуемые напоры для жилой зоны определяем в зависимости от этажности зданий по [1п. 2.2б]. Минимальный свободный напор в сети водопровода населенного пункта при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание над поверхностью земли принимаем десять метров на первый этаж, и на каждый последующий этаж добавляем четыре метра.

Для каждого района величину требуемого напора определяем по формуле:

(9)

где n- этажность застройки.

Для первого района:

= 10 +4·(5-1) = 26 м

Для второго района:

= 10 +4·(2-1) = 14 м

В наружной сети производственного водопровода требуемый напор назначаем в соответствии с технологическими характеристиками оборудования.

Для промышленного предприятия:

В сети противопожарного водопровода низкого давления свободный напор над поверхностью земли при пожаротушении принимаем 10 метров.

2.4 Определение режима водопотребления

Почти все потребители воды расходуют ее неравномерно. Колебания расходов воды в течение суток характеризуется коэффициентами часовой неравномерности К_ч.max, К_ч.min- которые показывают, во сколько раз максимальный (минимальный) часовой расход больше (меньше) среднего за сутки часового расхода и определяются как:

, (10)

(11)

где - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы п/п и др. Принимаем:

- принимаем по [1, табл.2], в зависимости от количества жителей.

Расчетные максимальные и минимальные расходы q_ч.max, q_ч.min в кубометрах за час или в процентах определяются:

(12)

(13)

Коэффициенты часовой неравномерности водопотребления населением рассчитываем отдельно для каждого района. График отбора воды по часам суток составляем на основе анализа режимов расходования воды на действующих водопроводах.

Поливку улиц и зеленых насаждений поливными машинами и другими механизированными средствами производим в часы минимального и среднего водопотребления в течение десяти часов, считая интенсивность отбора равномерной. Поливку вручную осуществляем в утреннее и вечернее время в течение четырех часов.

Режим расходования воды на технологические нужды считаем равномерным в течение смены.

Режим расходования воды на хозяйственно-питьевые нужды рабочих в

течение смены принимаем в зависимости от типа цехов.

Пользование душем предусматриваем после окончания каждой смены в течение 45 минут.

Полив на промышленном предприятии производится с 0 до 1, а также с 21 по 24 часов равномерно.

Для установления режима нагрузки водопроводной сети и отдельных сооружений водопровода составляем почасовой график водопотребления по объекту в целом.

Результаты расчета заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Сводная таблица водопотребления по часам суток по объекту в целом	Суммарный расход воды от начала суток,%	24	1,91	3,56	5,08	6,54	8,85	12,01	15,82	20,01	25,67	31,49	37,36	43,34	48,66
	Суммарный часовой расход	% от суточного расхода	23	1,91	1,65	1,52	1,46	2,31	3,16	3,81	4,19	5,66	5,82	5,87	5,98	5,32
		М3/ч	22	263,27	226,26	209,22	200,35	315,56	433,68	523,88	576,03	778,61	800,75	806,86	821,85	732,81
	Расходы воды на промпредприятии	Общий расход от предприятия, М3/ч	21	47,02								162,5	164,6	165,73	165,73	166,86
		Поливочный расход, М3/ч	20	6,4
		Технологические нужды, М3/ч	19									162,5	162,5	162,5	162,5	162,5
		Душевые	Горячий цех, М3/ч	18	14,5
			Холодный цех, М3/ч	17	21,5
		Хоз-питьевые нужды	Горячий цех	М3/ч	16	1,24									0,98	0,98	0,98	0,98
				% от сменного расхода	15	15,65								0	12,05	12,05	12,05	12,05
			Холодный цех	М3/ч	14	3,38									1,12	2,25	2,25	3,38
				% от сменного расхода	13	18,75								0	6,25	12,5	12,5	18,75
	Хоз-питьевые и коммунальные расходы города	Общий расход по городу, М3/ч	12	216,3	226,3	209,2	200,4	315,6	433,7	523,7	576	616,1	636,2	641,1	656,1	566
			Итого, М3/ч	11	11	11	13	10	30	58	58	45	35	35	60	85	85
		2 район	Поливочный	Механизированно, М3/ч	10	3,25	3,15	3,15
				Вручную, М3/ч	9						3	3
			Хоз-питьевой	М3/ч	8	7,5	7,5	10	10	30	55	55	45	35	36	60	85	85
				% от суточного расхода	7	0,75	0,75	1,0	1,0	3,0	5,5	5,5	4,5	3,5	3,5	6,0	8,5	8,5
		1 район	Итого, М3/ч	6	205,6	215,6	195,6	190,4	285,5	375,7	465,8	531	581,1	601,1	581,1	571,1	480,9
			Поливочный	Механизированно, М3/ч	5	5,22	5,22	5,22
				Вручную, М3/ч	4						4,96	4,96
			Хоз-питьевой	М3/ч	3	200,4	200,4	190,3	190,4	285,5	370,7	460,9	531	581,1	601,1	581,1	571,1	480,9
				% от суточного расхода	2	2,0	2,1	1,9	1,9	2,85	3,7	4,6	5,3	5,8	5,8	6,0	5,7	4,8
	Часы суток	1	0-1	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9-10	10-11	11-12	12-13

24	53,72	58,96	64,38	69,82	74,94	80,11	85,1	89,72	93,48	97,02	100	100	По результатам табличных расчетов строим ступенчатый и интегральный графики водопотребления (рис.1,2).
23	5,06	5,24	5,42	5,44	5,12	5,17	4,99	4,62	3,76	3,54	2,98	100
22	695,52	721,7	746,76	748,17	705,56	711,68	686,64	635,61	516,7	486,05	410,9	13754,4
21	164,6	165,73	165,73	167,12	164,6	165,73	165,73	166,86	171	172,13	172,13	2749,8
20									6,4	6,4	6,4	25,6
19	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	162,5	2600
18				14,5								29
17				21,5								43
16	0,98	0,98	0,98	1,24	0,98	0,98	0,98	0,98	0,98	0,98	0,98	16,2
15	12,05	12,05	12,05	15,65	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	12,05	200
14	1,12	2,25	2,25	3,38	1,12	2,25	2,25	3,38	1,12	2,25	2,25	36
13	6,25	12,5	12,5	18,75	6,25	12,5	12,5	18,75	6,25	12,5	12,5	200
12	530,9	556	581	581	541	546	521	468,8	390,7	313,9	238,8	11085,15
11	60	50	60	35	35	60	60	63	30	23	23	1025
10										3,15	3,15	15,75
9									3			9
8	60	50	60	35	35	60	60	60	30	20	20	1000,6
7	6,0	5,0	6,0	3,5	3,5	6,0	6,0	6,0	3,0	2,0	2,0	100
6	470,9	505,9	531	546	505,9	485,9	460,9	405,7	360,7	290,8	215,6	10059,8
5										5,22	5,22	26,1
4								4,96				14,9
3	470,9	505,9	531	546	505,9	485,9	460,9	400,8	360,9	285,5	210,4	10018,8
2	4,7	5,05	5,3	5,45	5,05	4,85	4,6	4,0	3,6	2,85	2,1	100
1	13-14	14-15	15-16	16-17	17-18	18-19	19-20	20-21	21-22	22-23	23-24	Итого

2.5 Выбор системы схемы водоснабжения

Водоснабжение объекта проектируем с учетом охраны и комплексного использования водных ресурсов, кооперирования потребителей в соответствии с генеральным планом развития населенного пункта и промышленных предприятий.

В проекте проектируем единый хозяйственно-питьевой и противопожарный водопровод низкого давления.

Централизованное снабжение водой осуществляется по следующей схеме. Вода из источника водоснабжения по водозабору, насосами станции первого подъема подается на очистные сооружения, где она подвергается очистке и обеззараживанию по требованиям СанПиН 2.14.1116-02 «Вода питьевая», далее вода направляется в резервуары чистой воды, откуда отбирается насосами станции второго подъема и подается водоводами в водопроводную кольцевую сеть потребителям. Так как суточный расход воды не превышает 25 тысяч кубометров и позволяет рельеф местности, на сети устанавливаем водонапорную башню, которая служит хранилищем регулирующего и десятиминутного противопожарного запасов воды, также для создания и поддержания в сети необходимых напоров.

Для повышения надежности системы водопроводная сеть проектируется кольцевой.

2.6 Выбор вариантов сравнения

Для определения экономически более выгодного варианта проектирования в разделе экономики сравниваются два возможных варианта:

I.вариант: гидравлическая промывка фильтров.

II.вариант: гидрапневматическая промывка фильтров.

Сравнение производится по основным технико-экономическим показателям.

2.7 Проектирование водопроводной сети

2.7.1 Трассировка водопроводной сети

Конфигурация магистральной сети в плане зависит от многих факторов: планировки населенного пункта, мест размещения крупных потребителей, наличие естественных искусственных предприятий. При трассировке сети стремимся к тому, чтобы сеть имела как можно меньшую протяженность и в то же время обеспечивала подачу воды самым дальним потребителям. Это достигается прокладкой сети внутри застроенной территории.

Водопроводная сеть состоит из магистральных и распределительных линий (рис.3). Магистральные линии служат для транспортирования основного количества воды к наиболее удаленным ее потребителям, распределительные - для непосредственной подачи воды к домовым ответвлениям, пожарным гидрантам, водоразборным колонкам.

Гидравлическому расчету подвергаем только сеть магистральных линий и перемычек, диаметры распределительных линий назначаем конструктивно.

Рисунок 3- Трассировка магистральной сети населенного пункта

2.7.2 Гидравлический расчет водопроводной сети

Гидравлический расчет кольцевой сети производится с целью выбора экономически выгоднейших диаметров труб и определения потерь напора в них.

При трассировке водопроводной сети была принята схема, согласно которой водонапорная башня расположена вначале сети.

Согласно [1,п.4.11] водопроводную сеть необходимо рассчитать на два расчетных случая:

- час максимального водопотребления в сутки максимального водопотребления с 11 до 12 часов;

- пожар в час максимального водопотребления с 11 до 12 часов.

При трассировке магистральной сети водопроводную сеть разбили на шесть колец. В каждом кольце были отмечены основные узлы отбора, относительно которых водопроводную сеть разбили на расчетные участки. Длина расчетных участков определена в таблице 5.

Таблица 5- Определение суммы расчетных длин

Наименование участка	Фактическая длина участка 1ф,м	Расчетная длина участка 1р,м
1 район
1-2	380	190
2-4	550	275
4-3	400	400
3-1	580	580
4-8	700	350
8-9	430	430
9-3	570	570
8-10	620	310
10-11	350	175
11-9	750	375
Итого	5330	3655
2 район
2-5	280	140
5-6	520	520
6-4	270	270
4-2	550	275
6-7	740	740
7-8	270	270
8-4	700	350
8-10	620	310
10-12	400	200
12-13	500	250
13-7	200	200
Итого	5050	3525
Всего		7180

Определение расходов на участках сети производится методом длин. Для этого рассчитывается удельный расход, л/с на 1 пог.м, для каждого населенного пункта, а также средний удельный расход для участков сети, проходящих по границе раздела районов.

В час максимального водопотребления - с 11 до 12 часов - расход для населения 1 района Q = 571,01 м³/ч, для населения 2 района Q = 85,05 м³/ч.

Удельный расход в этот час определяется по формуле:

(14)

где - расчетный часовой расход воды для населения, м³/ч;

- сумма расчетных длин всех участков сети района, м.

Удельный расход воды:

Для 1-го района:

л/с м

Для 2-го района;

л/с м

Средний удельный расход:

(15)

Путевой расход воды, отбираемой из сети на каждом участке, л/с, определяется по формуле:

(16)

Отбор воды в каждом намеченном узле сети, л/с, вычисляется по формуле:

(17)

Все расчеты для часа максимального водопотребления сводятся в таблицу 6.

Таблица 6 - Определение путевых и узловых расходов воды в час максимального водопотребления с 11 до 12 часов

Номер узла	Участки сети, примыкающие к узлу	Удельный расход qуд, л/с	Путевой расход qпут, л/с	Узловой расход qузл, л/с	Сосредоточенные расходы, л/с	Полный узловой расход, л/с
	Обозначения	Расчетная длина, 1рас				Наименование	Расход, л/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1-2 1-3	190 580	0,043 0,043	8,17 24,94	4,085 12,47	-	-	16,56
2	2-1 2-4 2-5	190 550 140	0,043 0,025 0,007	8,17 6,75 0,98	4,085 3,375 0,49	-	-	7,95
3	1-3 3-4 3-9	580 400 570	0,043 0,043 0,043	24,94 17,2 24,51	12,47 8,6 12,075	-	-	33,15
4	2-4 4-6 4-8 3-4	550 270 700 400	0,025 0,007 0,025 0,043	6,75 1,89 8,75 17,2	3,375 0,945 4,375 8,6	-	-	17,3
5	2-5 5-6	140 520	0,007 0,007	0,98 3,64	0,49 1,82	-	-	2,31
6	5-6 4-6 6-7	520 270 740	0,007 0,007 0,007	3,64 1,89 5,18	1,82 0,945 2,59	-	-	5,4
7	6-7 7-8 7-13	740 270 200	0,007 0,007 0,007	5,18 1,89 1,4	2,59 0,945 0,7	-	-	4,24
8	4-8 7-8 9-8 10-8	700 270 430 620	0,025 0,007 0,043 0,025	8,75 1,89 18,49 7,75	4,375 0,945 9,245 3,875	-	-	18,44
9	3-9 8-9 11-9	570 430 375	0,043 0,043 0,043	24,51 18,49 16,125	12,255 9,245 8,07	-	-	29,57
10	8-10 10-11 10-12	620 175 200	0,025 0,043 0,007	7,75 7,525 1,4	3,875 3,8 0,7	-	-	8,38
11	9-11 10-11	375 175	0,043 0,043	16,125 7,525	8,07 3,8	-	-	11,87
12	10-12 13-12	200 250	0,007 0,007	1,4 1,75	0,7 0,875	-	-	1,6
13	12-13 7-13	250 200	0,007 0,007	1,75 1,4	0,875 0,7	Консервный завод	46	47,6
		14360		316,68	158.4			204,4 (735,84 м3/ч)

Согласно расчетам в населенном пункте одновременно могут возникнуть два наружных пожара и один внутренний. Внутренний пожар намечен в узле подключения промпредприятия, два наружных пожара - в наиболее удаленных и высокорасположенный узлах. Все расчеты по определению узловых отборов в час пожара сведены в таблице 7.

Таблица 7 - Определение узловых расходов воды в час пожара

Номера узлов	Узловой расход воды в час максимального водопотребления	Сосредоточенные расходы	Расход воды на пожар, л/с	Полный узловой расход, л/с
		Наименование	Расход, л/с
1	2	3	4	5	6
1	16,56	-	-	-	16,56
2	7,95	-	-	-	7,95
3	33,15	-	-	-	33,15
4	17,3	-	-	-	17,3
5	2,31	-	-	-	2,31
6	5,4	-	-	-	5,4
7	4,24	-	-	-	4,24
8	18,44	-	-	-	18,44
9	29,57	-	-	-	29,57
10	8,38	-	-	25	33,38
11	11,87	-	-	-	11,87
12	1,6	-	-	25	26,6
13	1,6	п/п	46	15	62,6
Итого	158,37			65	269,4

Определив узловые отборы воды, для всех расчетных случаев составляются схемы питания сети. На данные схемы наносят все узловые отборы воды, а также указывают, какой распад подается насосами НСII к 1 узлу.

1. В час максимального водопотребления (с 11 до 12 часов) работают два насоса, подающих в сеть 5,1 % от Q_сут.max: q_н = 701,47 м³/ч = 194,85 л/с. В данный час населенному пункту требуется q_ч.max = 735.84 м³/ч. Из ВБ поступает в сеть:

q_ч.max - q_н = 735,84 - 701,47 = 34,37 м³/ч = 9,55 л/с (18)

2. В час пожаротушения ВБ отключается и весь расход, необходимый населенному пункту подается насосами НСII:

q_н = q_ч.max + = 202,4 +65 = 269,4 л/с. (19)

При предварительном потокораспределении алгебраическая сумма расходов воды в любом узле сети должна быть равна нулю.

Схемы с предварительно намеченными расходами представлены на рисунке 4.

а)

б)

Рисунок 4 - Схема предварительного потокораспределения:

а - в час максимального водопотребления; б - пожар в час максимального водопотребления.

Предварительно наметив расходы воды на всех участках магистральной сети, для всех расчетных случаев принимают единый диаметр трубопровода.

Согласно [1, п.8.21] принимаются асбестоцементные трубы.

Выбор оптимального диаметра труб представлены в таблице 8.

Подбор диаметров в час максимального водопотребления осуществляют с учетом экономической скорости.

При пропуске пожарного расчета учитывают увеличение скорости: для больших диаметров до 2,5 м/с, для малых диаметров до 2,0 м/с.

Таблица 8 - Выбор оптимального диаметра труб

Наименование участка	Час максимального водопотребления	Максимальный час + пожар	Принимаемый d, мм
	Расчетный расход, qmax,м/с	Скорость, vmax, м/с	Диаметр, d, мм	Расчетный расход, qmax,м/с	Скорость, vmax, м/с	Диаметр, d, мм
1	2	3	4	5	6	7	8
1-2	46,92	1.08	250	63,2	1,45	250	250
1-3	140,89	1,33	400	189,61	1,78	400	400
2-1	46,92	1,08	250	63,2	1,45	250	250
2-4	25,98	0,93	200	36,84	1,31	200	200
2-5	12,99	0,83	150	18,42	1,18	150	150
1-3	140,89	1,33	400	189,61	1,78	400	400
3-4	26,94	0,96	200	39,11	1,39	200	200
3-9	80,8	0,99	350	117,34	1,44	350	350
4-2	25,98	0,93	200	36,84	1,31	200	200
4-6	17,81	0,63	200	29,32	1,04	200	200
4-8	17.81	0,63	200	29,32	1,04	200	200
4-3	26,94	0,93	200	39,11	1,39	200	200
5-2	12,99	0,83	150	18,42	1,18	150	150
5-6	10,68	0,68	150	16,11	1,03	150	150
6-5	10,68	0,68	150	16,11	1,03	150	150
6-4	17,81	0,63	200	29,32	1,04	200	200
6-7	23,09	0,82	200	40,03	1,44	200	200
7-6	23,09	0,82	200	40,03	1,44	200	200
7-8	9,42	0,6	150	17,8	1,14	150	150
7-13	9,43	0,6	150	18	1,15	150	150
8-4	17,81	0,63	200	29,32	1,04	200	200
8-7	9,42	0,6	150	17,8	1,14	150	150
8-9	25,62	0,89	200	43,89	1,56	200	200
8-10	34,41	0,563	300	72,57	1,18	300	300
9-3	80,8	0,99	350	117,34	1,44	350	350
9-8	25,62	0,89	200	43,89	1,56	200	200
9-11	25,61	0,89	200	43,88	1,56	200	200
10-8	34,41	0,563	300	72,57	1,18	300	300
10-11	13,74	0,47	200	32,01	1,14	200	200
10-12	39,77	0,91	250	71,2	1,64	250	250
11-9	25,61	0,89	200	43,88	1,56	200	200
11-10	13,74	0,47	200	32,01	1,14	200	200
12-10	39,77	0,91	250	71,2	1,64	250	250
12-13	38,17	0,88	250	44,6	1,03	250	250
13-12	38,17	0,88	250	44,6	1,03	250	250
13-7	9,43	0,6	150	18	1,15	150	150

Увязка водопроводной сети выполняется с помощью ЭВМ на два случая (табл. 9,10). На основании полученных расчетов определяются пьезометрические и фактические напоры в узлах сети (рис. 5).

а)

б)

Рисунок 5 - Схема окончательного потокораспределения:

а - в час максимального водопотребления; б- пожар в час максимального водопотребления.

При проектировании систем водоснабжения выбор типа труб, применяемых для водовода и сетей, производим с учетом всех требований бесперебойности их работы, санитарных требований и обеспечения наибольшей экономичности их использования [1, п. 8.21].

2.7.3 Расчет водоводов

Водоводы служат для транспортирования воды, они прокладываются от НС II до магистральной водопроводной сети. К водоводам предъявляем требования надежности системы, с этой целью прокладываем не менее чем в две линии.

Минимальное расстояние между водоводами .

Водоводы рассчитываем на час максимального водопотребления, проверяем на пропуск пожарного расхода в час максимального водопотребления и на аварию на одном из участков водовода.

В час максимального водопотребления, так как на сети присутствует башня, насосы НС II подают меньший расход, недостаток воды на сети выполняет башня.

Принимаем стальные трубы.

По [3] подбираем диаметр с учетом экономической скорости (0,7-1,5 м/с), выбираем уклон:

а) в час максимального водопотребления

- от НС II до ВБ d =300 мм; v=1,28 м/с; i = 0,00716.

- от ВБ до 1 узлаd =300 мм; v=1,34 м/с; i = 0,00881.

б) пожар в час максимального водопотребления

d =300 мм; v=1,77 м/с; i = 0,0154.

в) авария на водоводе

(20)

d =300 мм; v=1,85 м/с; i = 0,0168.

Потери напора в водоводе при максимальном водопотреблении:

,

- от НС II до ВБ

- от ВБ до 1 узла

Потери напора в водоводе при пожаре:

Потери напора в водоводе при аварии:

2.7.4 Конструирование водопроводной сети

Внутриплощадочная сеть хозяйственно-питьевого водопровода проектируется кольцевая из асбестоцементов труб, диаметром 100-200 мм. На сети для отключения отдельных участков и вводов в здание устанавливаются задвижки. Для асбестоцементных трубопроводов применяем металлические фасонные части, согласно [1, п. 8.21].

2.8 Проектирование водонапорной башни

Водонапорная башня располагается в начале сети, на наиболее высокой отметке поверхности земли относительно населенного пункта.

Башня содержит регулирующий объем и пожарные запасы воды. Основное назначение ВБ - регулирование режима водопотребления и подачи воды.

, м³ (21)

где - регулирующий объем; принимаем 3,5 % от Q_сут.max = 13754,4 м³/сут. - неприкосновенный пожарный запас воды, определяется согласно [1, п. 9.5].

Данный запас должен быть рассчитан на тушение одного наружного и одного внутреннего пожара при максимальном расходе на другие нужды. При этом запас рассчитывается на 10 минут.

(22)

где - по максимальному расходу на один наружный пожар, л/с;

- по максимальному расходу на один внутренний пожар, л/с;

- максимальный часовой расход.

Данной вместимости соответствует типовой проект 901-49.90 «Водонапорные башни со стальным баком и стволами из сборных железобетонных элементов».

По данным типового проекта высота максимального слоя воды в баке башни приблизительно составляет 8 м. Для типовой водонапорной башни с вместимостью бака площадь ВБ будет приблизительно составлять .

Поэтому высота максимального уровня воды в баке ВБ по расчетам составит:

(23)

Ориентировочно высоту бака ВБ можно определить, приняв соотношение Н_б / D_б = 0,7. Тогда D составит 11,3 м, высота бака

Н_б = 11,3

Высота ВБ рассчитывается по формуле:

(24)

где П - пьезометрическая отметка в узле присоединения ВБ к водопроводной сети в час максимального водопотребления, м;

- потери напора в водоводах от ВБ до магистральной сети, м;

- отметка поверхности земли в месте расположения ВБ, м



Рисунок 6 - Схема водопроводной башни

2.9 Проектирование резервуаров чистой воды

Резервуары чистой воды служат для хранения очищенной воды. Вместимость РЧВ включает в себя регулирующий, пожарный, аварийный и собственный расход воды:

(25)

где - объем воды, необходимый для регулирования работы НС I и НС II, определяется графически путем совмещения по интегральному графику работы насосов НС I и НС II:

; (26)

- неприкосновенный пожарный запас, согласно [1, п. 2.24] запас воды на нужды пожаротушения для населенного пункта рассчитывают на три часа;

Пожарный запас определяется на основании [1, п. 9.4]:

, (27)

где - необходимый расход воды на тушение пожара в населенном пункте, л/с;

- сумма максимальных часовых расходов за три часа тушения пожара, м³/ч;

- расход воды за сутки м³/сут.

- объем воды на собственные нужды, согласно [1, п. 6.6] расход воды на собственные нужды принимается в размере от ме6ксимального расхода воды за сутки.

Принимаем для резервуара вместимостью 2400 каждый по типовому проекту 901-4-63.83.

Размеры резервуара по типовому проекту:

- в плане D = 15 м²;

- по высоте 4,84 м

Рисунок 7 - Схема резервуара чистой воды

Определение высоты слоя воды в РЧВ, занимаемой каждым объемом:

(28)

(29)

(30)

Необходимые отметки расчетных уровней воды РЧВ, м:

1. для резервуаров

(31)

где - отметка поверхности земли в месте расположения РВЧ, м;

- высота РВЧ по типовому проекту, м.

2. для верхнего уровня неприкосновенного пожарного запаса

. (32)

2.10 Проектирование насосной станции второго подъема

Насосная станция второго подъема служит для подачи очищенной воды потребителям из резервуаров чистой воды. Водопотребление города крайне неравномерно. Режим потребления воды городом задан ступенчатым графиком (рис. 1). Водопроводная сеть подает воду непосредственно к водоразборным точкам, поэтому работа сети описывается тем же графиком водопотребления. Подбор оптимального режима работы насосов делаем путем наложения интегрального графика подачи насосов на интегральный график водопотребления (рис. 2). В отдельные часы суток количество поданной воды не будет совпадать с количеством израсходованной. Для снятия этого несоответствия назначаем регулирующую емкость - водонапорную башню. Задаваясь при этом величиной оптимальной емкости водонапорной башни 3 % расчетного суточного расхода, так как

= 13754,4 м³/сут.

Насос - гидравлическая машина, в которой подводимая энергия переходит в энергию движущей воды. Насосы поднимают воду на определенную высоту и перемещают на необходимое расстояние.

Насос подбираем по двум характеристикам расхода и напора Н.

Минимальное количество рабочих агрегатов составляет два. Насосы работают по параллельной схеме.

Согласно интегральному графику, в час максимального водопотребления на НС II работают два насоса.

Подача одного насоса составляет:

л/с

При параллельной работе двух насосов подача одного насоса возрастает на 15 %, то есть л/с.

При пожаре расход НС II увеличивается и составляет 269,4 л/с. Следовательно, при работе двух насосов в случае пожара подача одного насоса составит:

л/с

При пожаре включается еще один насос, тогда подача одного насоса при пожаре составит:

л/с

Напор насосов определяется для каждого расчетного случая:

(33)

(34)

где - отметка верхнего пожарного запаса в РЧВ, м;

- отметка дна РЧВ, м.

, - потери напора внутри насосной станции, м;

, - пьезометрические отметки в месте расположения НС II, м.

Потери напора в насосной станции:

= 2 м= 3 м.

Необходимый напор насосов:

= (103,14+3,54+3,39+6,39) + 2 - 64,98 = 53,5 м

= (98,22+13,55) + 3 - 63,66 = 51 м.

Выбираем насос марки Д800-56, при =1450 оборотов в минуту (рис.8).

Рисунок 8 - Насос марки Д800-56

2.11 Проектирование очистных сооружений

2.11.1 Выбор технологической схемы очистки

Метод обработки, состав и расчетные параметры сооружений водоподготовки, и расчетные дозы реагентов надлежит устанавливать в зависимости от качества воды в источнике водоснабжения, назначения водопровода, производительности станции и опыта эксплуатации сооружений, работающих в аналогичных условиях [1, п. 6.2].

Для подготовки воды питьевого качества принимаем только те методы, по которым получены положительные гигиенические заключения [1, п. 6.3].

При выборе сооружений для осветления воды руководствуемся данными- [1, табл. 15].

Таблица 11 - Основные сооружения для обработки воды с применением коагулянтов и флокулянтов производительностью свыше 5000 кубометров в сутки

Основные сооружения	Условия применения
	Мутность, мг/л	Цветность, град
	Исходная вода	Очищенная вода	Исходная вода	Очищенная вода
Осветлители со взвешенным осадком - скорые фильтры	Не менее 50 до 1500	До1,5	До 120	До 20

Рисунок 9 - Схема очистки воды:

1-НСI; 2-микрофильтр; 3- реагентное хозяйство; 4- смеситель; 5- осветлитель со взвешенным осадком; 6- скорый фильтр; 7- РЧВ; 8- НС II

2.12 Технологический расчет сооружений водоподготовки

2.12.1 Скорые фильтры

Фильтрование называется пропускание очищаемой воды сквозь пористый материал, в результате чего вода освобождается от взвешенных, а иногда и от растворенных частиц.

Фильтрование воды происходит при наличии градиента давлений на входе в фильтр и на выходе из него.

Фильтр постепенно загрязняется задерживаемыми из воды взвешенными веществами. В этом случае фильтр очищаем, это осуществляется промывкой водой. После промывки фильтр снова включаем в работу.

Фильтры и их коммуникации рассчитаны на работу при нормальном и

форсированном режимах. Для загрузки фильтров используется кварцевый песок.

Объем фильтрования при нормальном и форсированном режиме при отсутствии данных технологических изысканий принимаем с учетом обеспечения продолжительности работы фильтров между промыванием не менее:

- при нормальном режиме - 12 часов;

- при форсированном режиме - 6 часов.

1. Общую площадь F_ф, м², определяем по формуле:

(35)

где - производительность станции м³/сут;

- продолжительность работы станции в течении суток, 24 часа;

- расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч, [1, табл. 21].

Однослойные фильтры с загрузкой средней крупности: кварцевый песок.

Диаметр

- число промывок согласно [1, п. 6.97] от 8 до 12 часов - нормальный фильтроцикл.

- удельный расход воды на одну промывку одного фильтра принимается [1, п. 6.110]:

(36)

где - интенсивность, определяется по [1, табл. 23], принимаем 15 л/с

- продолжительность промывки 5 мин;

- время простоя фильтра 0,33 часа.

Количество фильтров на станции определяется по [1, ф. 19]:

(37)

Площадь одного фильтра:

(38)

с размером в плане

Полная производительность станции с учетом собственных нужд:

(39)

Определив и количество фильтров, проверяем при форсированном режиме [1, ф. 20]:

(40)

где - количество фильтров, находящихся в ремонте, = 1 шт.

Общее количество фильтров пять, отключаем один фильтр (согласно[1, п. 6.95]):

(41)

Скорость фильтрования при форсированном режиме отвечает требованиям [2, табл. 34].

2. Производим расчет распределительной системы фильтра

Расход воды на одну промывку одного фильтра:

(42)

где - интенсивность промывки [1, табл. 23].

Диаметр коллектора:

, (43)

- согласно [1, п. 6.106] в начале коллектора принимается 0,8-1,2 м/с.

Площадь дна фильтра, приходящаяся на каждое ответвление распределительной системы:

(44)

Расход промывной воды на одно ответвление:

(45)

Диаметр ответвления:

. (46)

Согласно [1, п. 6.106] скорость движения воды

Отношение площадей всех отверстий в ответвлениях распределительной системы.

К общей площади фильтра составляет 0,25-0,5 % по [1, п. 6.105]. Суммарная площадь отверстий:

. (47)

На отверстиях трубчатого дренажа диаметр отверстий при наличии поддерживающего слоя должен составлять 10-12 мм по [1, п. 6.105].

Тогда площадь отверстия будет равна:

(48)

Общее количество отверстий:

. (49)

Общее количество ответвлений в фильтре:

. (50)

Количество отверстий на одно ответвление:

. (51)

При длине каждого отверстия:

(52)

Шаг оси отверстий (при расположении в 2 ряда) составит:

. (53)

Согласно [1, п. 6.105] h= 150-200 мм.

Производим конструирование расположения распределительной системы относительно дна фильтра. Распределительная система располагается у дна фильтра в толще поддерживающих слоев. Крупность зерен и высоту указываем с [1, табл. 22].

Таблица 12- Поддерживающие слои фильтра

Основные сооружения	Условия применения
	Мутность, мг/л	Цветность, град
	Исходная вода	Очищенная вода	Исходная вода	Очищенная вода
Осветлители со взвешенным осадком - скорые фильтры	Не менее 50 до 1500	До1,5	До 120	До 20

Для того чтобы песок не попадал в распределительную систему, он закрывается поддерживающим слоем гравия:

3. Расчет устройств, для сбора т отвода при промывке.

Для сбора и отбора воды предусматривают желоба полукруглого или пятиугольного сечения посередине фильтра перпендикулярно. К его большой стороне. Расстояние между осями соседних желобов принимаем не более 2,2 м [1, п. 6.111].

Число желобов для сбора промывной воды:

. (54)

Принимаем 3 желоба с расстоянием между ними:

(55)

Расход воды, проходящий при промывке через один желоб:

 (56)

Ширину желоба В_жел:

.

где - расход воды по желобу,

- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины (),

- коэффициент, принимаемый равным для желобов с полукруглым лотком - 2.

Высота прямоугольной части желоба:

.

Рисунок 10 - Схема желоба для ответвления промывная воды

Полная высота желоба:

. (57)

Расстояние кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки, определяется по формуле [1, ф. 25]:

; (58)

где - высота фильтрующего слоя, м [1, табл. 21] (для кварцевого песка = 1,3-1,5 м);

- относительное расширение фильтрующей загрузки в процентах, принимаемое по [1, табл. 23] (для скорых фильтров с однослойной загрузкой диаметром 1,4 мм, ).

;

Площадь сечения желоба:

; (59)

Скорость движения воды в желобе:

= 0,146 м /с. (60)

Кромки желобов располагаются на одном уровне строго горизонтально.

Расстояние от дна желоба до дна канала [1, п. 6.112: ф. 24]:

; (61)

где q_кан - расход вод по каналу, , соответствуют промывному расходу (q_кан = 0,393);

В - ширина канала, м, принимаемая не менее 0,7 м;

- воды в канале, с учетом подпора, создаваемого трубопроводом, отводящим промывную воду, принимаем на 0,2 м ниже дна желоба.

.



Песок
Гравий

Рисунок 11 - Загрузка фильтра

Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах поперечного сечения составит:

; (62)

а) Потери напора в распределительной системе:

(63)

где v_к - скорость в начале коллектора, м/с (1,0 м/с);

v_в.о.- средняя скорость на входе в ответвления, м/с (1,8 м/с);

- коэффициент гидравлического сопротивления, принимаем по [1, п. 6.86].

(64)

К_п - коэффициент перфорации:

; (65)

; (66)

;

;

.

Потеря напора в распределительной системе при промывке фильтра не должна превышать семь метров водяного столба.

б) в фильтрующем слое

(67)

- пористость песка, равная 0,41

в) в поддерживающих слоях гравия.

где - интенсивность промывки

г) потери напора в трубопроводе подводящим промывную воду к общему коллектору распределительной системы:

(68)

- расстояние трубопровода,

При q= 0,393 л/с, d=500 мм, V= 1,87 м/с, гидравлический уклон i= 0,00889. Тогда

Определение местных потерь напора:

(69)

, (70)



Полные потери напора:

(71)

Общий напор насосов:

, (72)

- геометрическая высота подъема воды от дна РЧВ до верей кромки желобов над фильтром:

(73)

- глубина воды в резервуаре;

= 1-1,5 м - запас напора.

Для подачи промывной воды в количестве 1215 м³/ч принят один рабочий и один резервный насос марки 2Д2000-21 (рис.12), производительностью 1500 м³/ч с напором 15 м, при скорости вращения рабочего колеса 980 об/мин. Диаметр рабочего колеса 425 мм, КПД насоса 83 %.



Рисунок 12 - Рабочий насос марки 2Д2000-21а

Емкость напорного бака рассчитываем на две промывки:

(74)

2.12.2 Осветлитель со взвешенным осадком

Применяем осветлитель коридорного типа, состоящий из двух рабочих коридоров осветления и центрального для уплотнения осадка.

Взвешенный осадок находится в состоянии динамического равновесия, обусловленного равенством скорости восходящего потока воды и средней скорости осаждения хлопьев.

Вода из смесителя подается в нижнюю призматическую часть коридоров осветления, проходит через слой взвешенного осадка, где происходит ее осветление и обесцвечивание, и по желобам отводится вся в карман, а затем по трубопроводу на скорые фильтры. Избыток осадка из взвешенного слоя через окна поступает в осадкоуплотнитель. Для принудительного гидравлического отсоса осадка по трубам, расположенным в верхней части осадкоуплотнителя, осуществляется отбор осветленной воды, расход которой регулируется с помощью задвижки таким образом, чтобы уровень воды в осадкоуплотнителе был ниже, чем в коридорах осветления. Благодаря этому обеспечивается отсос осадка через осадкоотводные окна.

Рисунок 13 - Осветлитель со взвешенным осадком коридорного типа

Определяем количество взвеси, которое поступает в осветлитель

[1, форм. 1.1].

Расчет ведем на летний и зимний период:

(75)

где М - количество взвешенных веществ в исходной воде, г/м³ (принимаем равным мутности воды);

- доза коагулянта по безводному продукту, г/м³; см. [1, табл. 16];

- коэффициент, принимаем для очищенного сернокислотного алюминия - 0,55 (он зависит от функции коагулянта);

Ц - цветность, град;

- содержание нерастворимых веществ, вводимых с известью.

- количество нерастворимых веществ, вводимых с известью:

(76)

где - долевое содержание СаО в извести (0,4-0,6).

1. Количество воды, сбрасываемой с осадком из осветлителя:

 (77)

где - количество взвешенных веществ в воде, выходящей из осветлителя (8-12 мг/л), принимаем 10 мг/л;

- коэффициент разбавления осадка при его удалении, равный 1,2-1,5;

- Средняя концентрация взвешенных веществ в осадкоуплотнителе, принимается в зависимости от времени уплотнения [1, табл. 19], 8 часов - 25000 г/м³.

Потери воды при продувке (то есть при сбросе осадка):

(78)

Заданный расчетный расход воды в летний период

= 17336,7 м³/сут или = 723,6 м³/ч;

В зимний период:

= 13002,5 м³/сут или = 541,8 м³/ч.

Наибольшая мутность воды М^л = 200 мг/л; наименьшая мутность воды (в зимнее время) М^з = 150 мг/л.

Осветлитель состоит из двух боковых коридоров и осадкоуплотнителя. Общая площадь осветлителя определяется по формуле:

(79)

где - площадь зоны осветления, м²;

- площадь зоны отделения осадка, м²;

- расчетный расход воды, м³/ч;

- скорость восходящего потока воды в зоне осветления, мм/с,по [4, табл. 30];

- коэффициент распределения воды между зоной осветления с осадкоуплотнителем, по [4, табл. 30];

- коэффициент снижения скорости восходящего потока в зоне отделения осадка вертикального осадкоуплотнителя по сравнению со скоростью воды в зоне осветления, равная 0,9.