Водоотведение города и промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Водоотведение города и промышленного предприятия

1. Местоположение и природно-климатические условия района

Тюменская область по площади занимает 3 место по России, уступая лишь Якутии и Красноярскому краю, и 1 место среди 4 регионов Уральского федерального округа. Область занимает большую часть Западносибирской равнины и фактически делит территорию России на две большие части: западнее - Урал и Европейская часть страны, восточнее - азиатская: Сибирь и Дальний Восток. В состав Тюменской области входят 21 район и 5 городских округов (без учёта автономных округов).

Тюменская область протягивается на 2100 км с севера на юг и на 1400 км с запада на восток.

Самая северная точка Тюменской области располагается на полуострове Ямал - мыс Скуратова 73°30' с.ш., самая западная - у истоков реки Северная Сосьва, (58°50 в.д.), крайняя восточная - в Нижневартовском районе у истока реки Вах (86°00'), крайняя южная - в Сладковском районе, на границе с Казахстаном (55°10' с.ш.).

Область имеет экстремальные природно-климатические условия на большей части территории - 90% её отнесено к районам Крайнего Севера или приравнено к ним.

Средняя температура января колеблется от ? 17 °С в районе Тюмени до ? 27 °С на севере. Продолжительность морозного периода составляет от 130 в Тюмени до 210 и более в районе тундры.

По территории области протекает более 70 тысяч водотоков протяжённостью более 10 км, их суммарная длина составляет 584,4 тысяч км. Крупнейшие реки области - Обь (185 кмі/год) и Иртыш (36,5 кмі/год) - имеют судоходное значение.

В области расположено примерно 70 тысяч озёр. На севере и в центральной части распространены термокарстовые и болотные озёра, на юге - бессточные солёные водоёмы в понижениях рельефа.

В Тюменской области сосредоточена основная часть запасов нефти и газа страны. Общий объём поисково-разведочного бурения превысил 45млн.м. Добыча нефти сосредоточена в среднем Приобье. Газ добывается преимущественно в северных районах. Крупные месторождения нефти - Самотлорское, Холмогорское, Красноленинское, Фёдоровское, газа - Уренгойское, Медвежье, Ямбургское. Глубина залегания от 700 м до 4 км. Производится добыча торфа, сапропелей, кварцевых песков, известняков. Разведано около 400 месторождений сырья для производства строительных материалов.

Рудные полезные ископаемые и драгоценные камни открыты на восточном склоне Приполярного и Полярного Урала (в частности, месторождения свинца, меди, хромитов).

Область богата запасами пресной воды, которые представлены крупными реками - Обь, Иртыш, Тобол, озерами (650 тыс.) - Чёрное (224 км), Большой Уват (179 км) и др., подземными водами, в которых содержится более половины российских запасов йода (30 млг/л) и брома (40-50 млг/л).

Большая часть территории (43 млн.га) покрыта лесами. По лесным ресурсам область занимает третье место в Российской Федерации после Красноярского края и Иркутской области. Общий запас древесины оценивается в 5,4 млрд.м³.

2. Выбор системы и схемы канализации

канализация вода трубопровод коллектор

Отличие по составу и свойствам загрязнений бытовых, производственных и дождевых сточных вод обуславливает разные методы их очистки, а также необходимость раздельного из отведения. Систему проектирования выбираем путем санитарного и технико-экономического сравнения конкурентных вариантов. Для водоотведения населенных пунктов применяют общесплавную, полную или неполную раздельную и полураздельную систему.

Любая система водоотведения должна обеспечить очистку наиболее загрязненной части поверхностного стока (не менее 70 % годового стока для жилых территорий). По этой причине общесплавную систему применять не рекомендуется. Схему водоотведения определяем рельефом местности и намеченным местом для размещения очистной станции и выпуска сточных вод.

При спокойном уклоне местности бытовую сеть полной раздельной системы трассируют по пересеченной схеме, дождевую по перпендикулярной. В этих же условиях коллектора общесплавной и полураздельной системы трассируются по пересеченной схеме.

Для нашего города выбираем полную раздельную систему и пересеченную схему водоотведения. Она предусматривает укладку двух подземных сетей труб и коллекторов. В одну из них поступают хозяйственно-бытовые и загрязненные производственные сточные воды, которые подаются на очистные сооружения. По другой системе труб и коллекторов дождевые и дренажные талые воды и условно чистые производственные воды отводятся в водоем без очистки.

Место расположения уличных трубопроводов определяется необходимостью приема и отвода воды от каждого квартала застройки. Принцип их трассировки диктуется необходимостью обеспечения наименьшего заглубления внутриквартального рельефа местности и размеров квартала.

3. Расчёт и проектирование водоотводящих сетей

3.1 Бассейны водоотведения

Границы бассейна водоотведения, как правило, соответствуют линиям водоразделов, границам застройки, водным потокам. При плоском рельефе местности границы бассейнов назначают, исходя из условия возможно большего охвата территории самотечной сетью.

3.2 Выбор места расположения очистной станции и выпуска сточных вод

Место выпуска сточных вод выбираем, исходя из условий:

Очистные сооружения должны быть отделены от границы жилой застройки санитарно-защитной зоной;

Очистные сооружения располагаются ниже поселка по течению реки, а также с подветренной стороны господствующих ветров в летнее время по отношению к жилой застройке.

Очистные сооружения водоотведения располагаются вне города ниже по течению реки на левом берегу реки, на расстоянии не менее 50 м. находится защитная зона и насосная станция. Очистные сооружения следует располагать не ближе 200 м. от границы жилой застройки на расстоянии 30…40 м. от реки.

3.3 Трассировка сети

Трассировку водоотводящей сети производят в следующем порядке: вначале главный и отводной коллекторы, затем коллекторы бассейнов водоотведения и наконец уличную сеть. Уличную сеть трассируют по варианту: трассировка по пониженной стороне квартала - применяется при значительном уклоне местности i 0,007.

В этом случае уличную сеть прокладывают по проездам с одной или двух сторон кварталов.

При трассировке сети соблюдают следующие требования:

- направление движения стоков в трубопроводе должно следовать за естественным уклоном местности, по возможности без устройства насосных станций;

- коллекторы, собирающие стоки от большого количества участков, имеют большой расход, и поэтому могут иметь большую протяженность;

При трассировке сети следует по возможности избегать пересечений канализационных линий с оврагами, реками, железными дорогами или подземными сооружениями. Устройство подобных пересечений представляет значительные трудности, увеличиваются капитальные вложения и возникают затруднения при эксплуатации сети. Сеть трассируем по пониженной стороне квартала.

3.4 Определение расчетных расходов

Размеры сооружений систем водоотведения определяются по расчетным расходам, вычисление которых связано с удельным водоотведением. Удельное водоотведение бытовых вод от города - среднесуточный (за год) расход вод л/сут., отводимый от одного человека, пользующегося системой водоотведения. Оно зависит от степени благоустройства зданий, под которой подразумевается степень оборудования зданий санитарно-техническими устройствами. Чем выше степень благоустройства, тем выше удельное водоотведение. Удельное водоотведение зависит от климатических условий: в южных районах с более теплым климатом оно выше, чем в северных.

Удельное водоотведение устанавливают на основании изучения опыта работы действующих систем водоотведения. Рекомендуемое СНиП 2.04.03-85 удельное водоотведение для районов с застройкой зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с централизованным горячим водоснабжением, составляет 230-350 л/сут на одного жителя. В этих нормах учтены расходы бытовых вод от жилых зданий, а также расходы воды от административных зданий и коммунально-бытовых предприятий, расположенных в городе, но не учтены расходы бытовых и производственных вод от промышленных предприятий, которые нужно учитывать особо. В данном населенном пункте удельное водоотведение (норма водоотведения) составляет - 350 л/чел сут.

Удельное водоотведение бытовых вод от промышленных предприятий - расход воды, л/смену, от одного работающего. Оно одинаково для предприятий всех отраслей промышленности и не зависит от климатических условий. Удельное водоотведение и коэффициент часовой неравномерности водоотведения бытовых вод от промышленных предприятий приведено в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Цеха	Удельное водоотведение на одного работающего, л/смену	Коэффициент часовой неравномерности
Горячие	45	2,5
Холодные	25	3

Норма водоотведения душевых сточных вод на одного работающего равна 40 л/чел в горячем цеху и 60 л/чел - в холодном цеху. Продолжительность пользования душем составляет 45 мин после окончания смены.

3.5 Определение расчетных расходов сточных вод от промышленных предприятий

В производственном секторе предусматривается отвод технологических (производственных), хозяйственно-бытовых и душевых сточных вод.

Нефтеперерабатывающий завод работает в три смены:

1-я смена с 7 до 15 часов;

2-я смена с 15 до 23 часов;

3-я смена с 23 до 7 часов.

Часовой расход в смену определяется по формуле:

Q_час =

где Q_см - расход производственных сточных вод в смену;

К_ч - коэффициент часовой неравномерности, К_ч = 1,8;

Т_см - продолжительность смены, Т_см = 8ч;

Расчетные расходы производственных сточных вод по сменам составят:

Q¹ _час = (459*1,8)/8= 103,3 м³/час

Q² _час = (200*1,8)/8= 45 м³/час

Q³_час = (150*1,8)/8= 33,75 м³/час

Секундные расходы производственных сточных вод равны:

q¹_сек= Q¹ _час/3,6=103,3/3,6=28,7 л/с,

q²_сек= Q² _час/3,6=45/3,6=12,5 л/с,

q³_сек= Q³ _час/3,6=33,75/3,6=9,34 л/с,

Расчетные расходы хозяйственно-бытовых сточных вод от промышленных предприятий определяются по формулам:

Q^хб_сут = ;

Q^хб_см = ;

q^хб_max.сек = ,

где Q^хб_сут - суточный расход хозяйственно-бытовых сточных вод от предприятия;

Q^хб_см - расход хозяйственно-бытовых сточных вод предприятия в смену;

q^хб_max.сек - максимальный секундный расход хозяйственно-бытовых сточных вод предприятия;

N₁ и N₂ - число работающих в сутки при удельном водоотведении соответственно 25 и 45л/см;

N₃ и N₄ - число работающих в смену при удельном водоотведении соответственно 25 и 45 л/см на одного работающего;

N₅ и N₆ -число работающих в смену с максимальным числом работающих при удельном водоотведении соответственно 25 и 45 л/см на одного работающего;

K_ч1 и K_ч2 -коэффициенты часовой неравномерности при удельном водоотведении соответственно 25 и 45 л/см;

Т_см - продолжительность смены, ч;

Q^хб_сут = (25*620+45*410)/1000 = 33,95 м³/смену;

Q^хб_см¹ = (25*400+45*220)/1000 = 19,9 м³/смену;

Q^хб_см²= (25*170+45*120)/1000 = 9,65 м³/смену;

Q^хб_см³= (25*50+45*70)/1000 = 4,4 м³/смену;

q^хб_max.сек. = (25*400*3+45*70*2,5)/(8*3600) = 1,32 л/с = 4,75 м³/ч;

Расчетные расходы душевых вод определяются по формулам:

Q^д_сут = ,

где N₇ и N₈ - число пользующихся душем при норме водоотведения 40 и 60 л/чел;

q^д_{max. сек} = ,

где N₉ и N₁₀ - число принимающих душ в смену с максимальным числом работающих при норме водоотведения 40 и 60 л/чел.

Q^д_сут = (40*410+60*620)/1000 = 53,6 м³/сут;

q^д_{max сек} = (40*410+60*620)/(45*60)= 13,7 л/с = 49,48 м³/ч.

3.6 Расчет расходов сточных вод от жилой зоны

Для определения средних расходов сточных вод первоначально кварталы разбиваются на площади стока, в зависимости от трассировки уличной сети. Затем определяется площадь застройки и расчетное число жителей.

Для определения расходов сточных вод от жилой зоны вычисляется удельный расход сточных вод (модуль стока), т.е. расход с 1 га застройки:

q_{0 =} ,

где q - норма водоотведения на 1чел л/сут.;

p - плотность населения на 1га, чел/га.

Среднесекундные расходы сточных вод определяются как:

q_{ср. сек} = q₀ F,

где F- площадь квартала;

Кварталы имеют одинаковый размер, поэтому

Среднесуточный расход бытовых сточных вод определяется по формуле:

Q_{ср. сут} = ,

где N - число жителей в районе.

Q_ср.сут^р-н = 350*21655/1000 = 7579,25

Таблица 3.2 _ Определение среднесекундных расходов сточных вод

№№ кварталов	Площадь застройки	Плотность населения	Расчетное число жителей	Модуль стока q0	Среднесекундный расход
	F, га	р,чел/га	Nр, чел	л/с га	qср.сек, л/с
1	15.75	275	4331	1.11	17.55
2	15.75	275	4331	1.11	17.55
3	15.75	275	4331	1.11	17.55
4	15.75	275	4331	1.11	17.55
5	15.75	275	4331	1.11	17.55
Итого	78.75		21655		87.73

3.7 Суммарный график поступления сточных вод из населенного пункта

Для определения ожидаемого притока сточных вод к насосной станции необходимо определить колебания расчетного расхода по часам суток. Эти колебания необходимо определить отдельно для бытовых сточных из жилой зоны, для бытовых, производственных, душевых сточных вод от промышленных предприятий, сточных вод от общественных зданий коммунально-бытовых предприятий.

Примерное распределение среднесекундного расхода бытовых сточных вод в процентах по часам суток зависит от общего коэффициента неравномерности К_общ, который определяется по формуле Н.Ф. Федорова:

К_общ =2,69/87,73^0,121= 1,57

где q_{ср сек} - суммарный среднесекундный расход сточных вод с населенного пункта

Таблица 3.3 _ Определение притока сточных вод с населенного пункта по часам суток

Часы суток	Бытовые сточные воды от жилого сектора	Нефтяной завод	Суммарный расход
		Бытовые	Душевые	Производственные
	%	м3/ч	м3/ч	м3/ч	м3/ч	%	м3/ч
0-1	1.6	121.27	4.4		33.75	1.98	161.4
1-2	1.6	121.27	4.4		33.75	1.98	161.4
2-3	1.6	121.27	4.4		33.75	1.98	161.4
3-4	1.6	121.27	4.4		33.75	1.98	161.4
4-5	1.6	121.27	4.4		33.75	1.98	161.4
5-6	4.27	323.63	4.4		33.75	3.75	365.53
6-7	5.88	445.66	4.4		33.75	4.86	488.67
7-8	5.8	439.59	19.9	17.87	103.3	5.49	586.16
8-9	6.27	475.22	19.9		103.3	5.85	604.27
9-10	6.27	475.22	19.9		103.3	6.1	604.52
10-11	6.27	475.22	19.9		103.3	6.03	604.45
11-12	4.93	373.66	19.9		103.3	5.2	502.06
12-13	4.08	309.23	19.9		103.3	4.63	437.06
13-14	5.68	430.50	19.9		103.3	5.64	559.34
14-15	5.92	448.69	19.9		103.3	5.81	577.70
15-16	5.92	448.69	9.65	17.87	45	5.6	526.81
16-17	5.7	432.02	9.65		45	5.34	492.00
17-18	5.68	430.50	9.65		45	5.32	490.47
18-19	4.75	360.01	9.65		45	4.64	419.30
19-20	4.55	344.86	9.65		45	4.44	403.94
20-21	4.23	320.60	9.65		45	4.07	379.32
21-22	2.6	197.06	9.65		45	2.97	254.68
22-23	1.6	121.27	9.65		45	2.32	178.24
23-24	1.6	121.27	4.4	17.87	33.75	2.05	179.34
	100	7579.25	271.6	53.61	1456.4	100.01	9460.87

Рисунок 3.1 _ Приток сточных вод по часам суток

4. Гидравлический расчет канализационной сети

4.1 Определение расходов для расчетных участков сети

Расчетным участком сети называют канализационную линию между двумя колодцами, в которой расчетный расход может быть условно принят постоянным.

Для определения расчетного расхода первоначально необходимо установить расходы, поступающие в расчетный участок сети:

попутный - расход, непосредственно попадающий в расчетный участок;

транзитный - расход, учтенный ранее расчетного участка;

боковой - расход, попадающий в начало расчетного участка с кварталов, не примыкающих к участку;

сосредоточенный - расход от промышленного предприятия, общественных объектов и хозяйственно-бытовых предприятий.

Попутный расход переменный, и возрастает от нуля до некоторого конечного значения, но для простоты подсчетов его принимают постоянным по всей длине участка. Попутный расход принимают равным произведению модуля стока q₀ на площадь квартала F, тяготеющего к рассматриваемому участку сети.

Боковой транзитный и сосредоточенный расход для данного участка не изменяется. Определение боковых и транзитных расходов сводится к определению попутных расходов к вышележащим линиям.

Расчет коллектора производится на пропуск максимально секундного расхода:

q_{макс сек} = q_{ср сек} К_общ,

где К_общ - общий коэффициент неравномерности

Таблица 4.1 _ Определение максимального секундного расхода сточных вод

Участки	Площадь стока	Модуль стока. л/с га	Средний расход, л/с	Кобщ	Расчетный расход. л/с
	по пути	боковые		по пути	боковой	транзит	общий
1-2	8.76		1.11	9.72			9.72	2.50	24.31
2-3	8.76		1.11	9.72		9.72	19.45	2.50	48.62
4-5	17.52		1.11	19.45			19.45	2.50	48.62
5-6	13.14		1.11	14.59		19.45	34.03	2.50	85.08
7-8	8.76		1.11	9.72			9.72	2.50	24.31
8-9	13.14		1.11	14.59		9.72	24.31	2.50	60.77
11-12	4.38		1.11	4.86			4.86	2.50	12.15
3-6	4.38	17.52	1.11	4.86	19.45	19.45	43.76	2.50	109.39
6-9	4.38	30.66	1.11	4.86	34.03	53.48	92.37	2.50	230.94
9-12	4.38	4.38	1.11	4.86	4.86	82.65	92.37	2.50	230.94

4.2 Определение начальной глубины заложения коллектора

При проектировании водотводящей сети важнейшим требованием является обеспечение минимума приведенных затрат. Исследованиями и опытом эксплуатации установлено, что основное влияние на величину приведенных затрат оказывают капитальные вложения. Поэтому при проектировании следует стремиться к минимальной стоимости строительства, которая в значительной степени зависит от глубины укладки трубопровода. Очень важно установить минимальную глубину, на которой технически, экономически и экологически целесообразно по местным условиям прокладывать канализационную сеть.

Минимальную глубину заложения трубопроводов необходимо назначать исходя из следующих условий:

исключение промерзания труб;

исключение разрушения труб под действием внешних нагрузок;

обеспечение присоединения к трубопроводам внутриквартальных сетей и боковых веток.

Минимальную глубину заложения трубопроводов рекомендуется определять на основании опыта эксплуатации действующих трубопроводов в данной местности. При отсутствии данных по опыту эксплуатации минимальная глубина может приниматься равной

h_min = h_пр - a=1,6-0,3=1,3 м,

где h_пр - глубина промерзания грунта;

а - величина, зависящая от диаметра трубопровода, значения которой рекомендуется принимать равными: 0,3 м - при диаметре трубопровода до 500 мм и 0,5м - при большем диаметре.

В целях исключения разрушения труб возможными внешними нагрузками глубина заложения трубопроводов должна быть не меньше 0,7 м до верха трубопровода. Следовательно, минимальная глубина трубопровода до лотка равна

h_min = 0,7 + d=0,7+0,25=0,95 м,

где d - диаметр трубы, м.

При присоединении внутриквартальной сети к внешней водоотводящей минимальная глубина заложения лотка трубопровода в диктующей точке должна быть не меньше определенной по формуле:

H = h_min + i(L + l ) + z₁ - z₂ +

где h_min - минимальная глубина заложения трубопровода, h_min = 1,3 м

i - минимальный уклон трубопровода внутриквартальной сети, i = 0,007;

L - длина дворовой или внутриквартальной канализационной линии от смотрового колодца уличной сети до наиболее удаленного колодца, L = 250м;

l - длина соединительной линии, l = 7м;

z₁, z₂ -отметки поверхности земли у колодца уличной сети и наиболее удаленного колодца внутриквартальной или дворовой сети, z₁ = 102 м, z₂ = 103 м;

- перепад между лотками дворовой и уличной сети, = 0,05 м.

Н = 1,3 + 0,007(250 + 7) + 102 - 103 + 0,05 = 2,15 м

Уровень залегания грунтовых вод находится на глубине 3 м от поверхности земли.

4.3 Гидравлический расчет самотечных трубопроводов

Расчет самотечных трубопроводов заключается в определении диаметра трубопровода, уклона и параметров его работы: наполнения и скорости. Предварительно определяется расход вод, который является исходным для расчета.

Движение сточной жидкости в коллекторе изменяется по часам суток и увеличивается от боковых присоединений, поэтому движение жидкости в трубе считается неравномерным и неустановившимся. Но в целях упрощения гидравлических расчетов водоотводящих сетей движение воды в них условно принимается установившимся и равномерным.

При расчете главного коллектора необходимо учитывать следующие условия:

чтобы избежать частого засорения труб наименьшие диаметры для трубопроводов уличной сети принимаются 200мм, а для внутриквартальной - 150мм;

наименьший уклон для диаметров 200мм равен 0,007, для диаметров 150мм - 0,008;

расчетное наибольшее наполнение в трубах принимается в зависимости от диаметра:

d = 150 - 300 мм - = 0,6

d = 350 - 400 мм - = 0,7

d = 500 - 900 мм - = 0,75

d > 900 мм - = 0,8

наполнение в трубах должно быть не менее 0,5

минимальные скорости течения принимаются:

d = 150 - 200 мм - v = 0,7 м/с

d = 300 - 400 мм - v = 0,8 м/с

d = 450 - 500 мм - v = 0,9 м/с

d = 600 - 800 мм - v = 1,0 м/с

d = 900 - 1200мм - v = 1,15 м/с

максимальная скорость движения сточной жидкости составляет в металлических трубах 8 м/с, в неметаллических - 4 м/с;

На начальных участках сети с диаметрами 150 и 200 мм, в следствие малых расходов наполнение и скорость получаются меньше допустимых. Такие участки считаются безрасчетными (при расходе до 6,5 л/с).

При гидравлическом расчете стремятся, чтобы скорости течения воды по длине коллектора постепенно возрастали.

5. Расчет главной канализационной насосной станции

Канализационные насосные станции предназначены для перекачки хозяйственно-бытовых и близких к ним по составу производственных сточных вод города, имеющих нейтральную и слабощелочную реакцию, по напорным трубопроводам на очистные сооружения. Станция запроектирована с автоматическим управлением работой насосных агрегатов и вспомогательных механизмов.

Принимаем конструкцию канализационной насосной станции камерного типа. Насосная станция имеет подземную часть круглой в плане формы и прямоугольную надземную часть.

Подземная часть разделена на два отсека глухой водонепроницаемой перегородкой: в одном отсеке расположен приемный резервуар и грабельное помещение, в другом - машинный зал.

В машинном зале расположены основные фекальные насосы с электродвигателями для уплотнения сальников и необходимая арматура; в грабельном -решетки механизированные и с ручной очисткой.

В надземной части расположены щиты управления двигателями, приборы автоматики, вентиляционно-отопительное оборудование, служебное помещение, санузел, душевая, монтажные площадки и грузоподъемные устройства.

5.1 Расчет производительности насосов

В качестве расчетной производительности насосов принимаем максимальный часовой приток сточных вод в сутки. Число работающих насосов принимаем равным 2. Тогда производительность каждого насоса будет равна:

Q_н= =604,5/2=302,25 м³/ч

5.2 Определение рабочего напора насоса

Полный рабочий напор определяется для режима часа наибольшего притока воды, то есть когда насосная станция должна подавать рабочий напор насоса:

H_н=H_р+h_в+h_н+h_изл,

где H_р - геометрическая высота подъема, м;

h_в - потери напора на всасывающей линии, h_в =0,5м;

h_н - потери напора в нагнетательной линии, м;

h_изл - запас на излив, h_изл=1 м;

Геометрическая высота подъема определяется по формуле:

H_р = Z_ос - ( Z_лот -1)+3,

где Z_ос -отметка очистных сооружений, Z_ос=100,5 м

Z_лот -отметка лотка трубы, Z_лот=95 м

H_р = 100,5- (95-1)+3=9,5 м

Потери напора в нагнетательной линии определяются по формуле:

h_н =1,1 h_дл + h_нк

где h_нк - потери напора в напорных коммуникациях, h_нк = 2м;

h_дл - потери напора по длине нагнетательного трубопровода,

h_н = ,

где L - длина напорного трубопровода от насосной станции очистных сооружений, L=50м, так как насосная станция находится на территории очистных сооружений.

Нагнетательную линию проектируем в 2 нитки. На каждую нитку приходится расход:

Q_н =302,25 м³/ч = 83,96 л/ сек.

Для напорного трубопровода принимаем чугунные трубы, рекомендованная скорость потока в трубе - 1-1,5 м/сек.

По таблице Шевелева принимаем:

d = 400 мм, V= 1,33 м/с, 1000 i = 5,97

Тогда h_дл =5,97*50/1000=0,3м

h_н =1,1*0,3+2=2,33 м

H_н=9,5+0,5+2,33+1 =13,33 м

5.3 Определение числа и марки насосов. Их размещение

По каталогу канализационных насосов подбираем насос по напору

H_н= 13,33 м и Q_н= 302,25 м³/ч типа СД 800/32б с электродвигателем 4А315М6. Кроме двух рабочих насосов предусматриваем два резервных насоса. Всего в здании насосной станции размещается четыре насоса.

Размер подземной части станции принимаем 10,5 м, а наземной части -12х12 м.

Насос и электродвигатель монтируются на общей плите, входящей в объем поставки завода-изготовителя. Насосы установлены плод заливом.

Работа насосов автоматизирована в зависимости от уровней воды в приемном резервуаре.

На напорных трубопроводах предусмотрены обратные клапаны. Задвижки на всасывающихся и напорных трубопроводах приняты с ручным управлением. Автоматическое включение агрегатов осуществляется при открытых задвижках на всех трубопроводах. Закрываются задвижки только на время проведения ремонтных работ.

При не включении или аварийной остановке любого рабочего насоса, а также при аварийном уровне сточной жидкости в приемном резервуаре включается резервный насос.

Диаметры всасывающихся и напорных трубопроводах приняты в зависимости от производительности насосов и допустимых скоростей движения сточных вод: во всасывающих трубопроводах от 0,7 до 1,5 м/с, в напорных трубопроводах от 0,1 до 2,5 м/с (согласно СниП 2-Г-6 п.4,35)

На насосной станции предусмотрено два напорных трубопровода.

Для взмучивания осадка в приемном резервуаре и опорожнения напорного трубопровода предусмотрены ответвления от него трубами, диаметром 50мм. Включение в работу трубопровода взмучивания производится задвижкой с ручным управлением.

Разбавление отбросов в дробилке и смыв их с лотка осуществляется сточной водой, подаваемой по трубе диаметром 25 мм, подключенной к напорной к напорному трубопроводу станции. Управление подачей воды к дробилке производится вентилем вручную.

В целях уменьшения износа валов основных насосов предусмотрено гидравлическое уплотнение сальников водопроводной водой под давлением, немного превышением добавления, развиваемое насосами. Для обеспечения санитарного разрыва струи водопроводной воды, подаваемой в сальники насосов, установлен бак и два вихревых насоса (один из них резервный).

Устанавливаются вихревые насосы марки 1В-0,9м со следующими характеристиками:

производительность 1 насоса от 1,0 до 3,5 м³/ч;

напор 12,5-35м;

число оборотов -1450 об./мин;

марка электродвигателя АОЛ2-22-4;

мощность электродвигателя 1,5кВт.

Работа фекальных насосов сблокирована с работой насосов для уплотнения сальников. Для удаления воды от мытья полов и аварийных промывов предусмотрен сборный лоток и приямок.

Откачка воды из приямка осуществляется основными насосами по трубе диаметром 25 мм, присоединенной к всасывающим патрубкам насосов.

5.4 Другие сведения по канализационной насосной станции

Внутренний водопровод и канализация.

Вода для хозяйственно-питьевых и производственных нужд подается по одному вводу, диаметром 50 мм, и подводится к санитарным приборам, поливным кранам и баку разрыва струи.

Сток от санитарных приборов сбрасывается в резервуар насосной станции.

Подъемно-транспортное оборудование

Для монтажа и ремонта оборудования в грабельном и машинном помещениях предусмотрены ручные передвижные червячные тали грузоподъемностью 1 тонну.

Вентиляция

Основными санитарно-гигиеническими вредностями являются:

в грабельном отделении - газовые выделения;

в машинном отделении - тепловыделение от работающих электродвигателей.

В грабельном отделении для борьбы с вредностями предусматривается приточная вентиляция с подогревом воздуха и вытяжная вентиляция с отсосами от канала решеток и от дробилки. Подача приточного воздуха осуществляется: в рабочую зону помещения решеток в размере 1/3 общего количества и 2/3 в рабочую зону помещения на отметке 0,00.

В машинном зале воздухообъем определен из условий ассимиляции тепловыделений в летний период. Приточный воздух подается в рабочую зону машинного зала, удаление воздуха естественное, через дефлекторы.

6. Очистка сточных вод промышленного предприятия

6.1 Выбор способа очистки нефтесодержащих сточных вод

На предприятиях нефтяной промышленности сбор сточных вод и их очистку ведут в зависимости от нефтехимических примесей и способов их очистки. В сточных водах нефтетранспортных предприятий находятся нефть и нефтепродукты, которые после отделения от воды можно использовать в народном хозяйстве.

Очистка нефтесодержащих сточных вод должна обеспечивать:

1. максимальное извлечение ценных примесей для использования их по назначению;

2. применение очищенных сточных вод в технических процессах;

3. минимальный сброс сточных вод в водоем.

Для очистки сточных вод используют очистные сооружения трех основных типов: локальные, общие и районные или городские.

Очистные сооружения локального типа предназначены для обезвреживания сточных вод непосредственно после технологических цехов, имеющих вредные химические вещества. Применение таких установок дает возможность избежать необходимости пропускать сточные воды предприятия через установки для извлечения из воды определенных химических веществ.

Очистные сооружения общего типа предназначены для очистки всех нефтесодержащих вод предприятия. Обычно эти очистные сооружения включают механическую, физико-химическую и биологическую очистки. К сооружениям механической очистки относятся песколовки, нефтеловушки, отстойники, флотационные и фильтрационные установки и другие. На этих сооружениях удаляют грубодисперсные примеси. К сооружениям физико-химической очистки относятся флотационные установки с применением химических реагентов, установки с применением коагулянтов для коллоидных примесей. К сооружениям биологической очистки относятся аэротенки, биофильтры, биологические пруды и другие.

Для очистки сточных вод применяют реагентные методы: коагуляцию, флокуляцию, осаждение примесей, фильтрование, флотацию, адсорбцию, ионный обмен, обратный осмос и др.

Очистные сооружения районного или городского типа предназначены в основном для механической, физико-химической и биологической очистки сточных вод. Если на эти очистные сооружения направляют производственные сточные воды, то в них не должно быть примесей, которые могут нарушить нормальный ритм работы канализации и очистных сооружений.

Эти производственные воды не должны содержать:

1. взвешенных и всплывающих веществ в количестве более 500 мг/л;

2. веществ, способных засорять трубы канализационной сети или отлагаться на стенках труб;

3. веществ, оказывающих разрушающее действие на материал труб и элементы сооружений канализации;

4. горючих примесей и растворенных газообразных веществ, способных образовывать взрывоопасные смеси в канализационных сетях и сооружениях;

5. вредных веществ в концентрациях, препятствующих биологической очистке сточных вод или сбросу их в водоем (с учетом эффекта очистки).

Температура этих вод не должна превышать 40 С. Не допускаются залповые сбросы сильноконцентрированных сточных вод.

Для очистки сточных вод от нефтепродуктов применяют:

1. механические;

2. физико-химические;

3. химические;

4. биологические методы.

Из механических практическое значение имеют отстаивание, центрифугирование и фильтрование; из физико-механических - флотация, коагуляция и сорбция; из химических - хлорирование и озонирование. Типовые технологические схемы очистки сточных вод от нефтепродуктов показаны на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 - Структурные схемы очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Механическую очистку сточных вод от нефтепродуктов применяют преимущественно как предварительную. Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.

Сооружения, в которых при отстаивании сточных вод выпадают тяжелые частицы, называются песколовками.

Сооружения, в которых при отстаивании загрязненных промышленных вод всплывают более легкие частицы, называются в зависимости от всплывающих веществ жироловками, маслоуловителями, нефтеловушками и другие.

Фильтрование применяют для задержания более мелких частиц. В фильтрах для этих целей используют фильтровальные материалы в виде тканей (сеток), слоя зернистого материала или химических материалов, имеющих определенную пористость. При прохождении сточных вод через фильтрующий материал на его поверхности или в поровом пространстве задерживается выделенная из сточной воды взвесь.

Механическую очистку как самостоятельный метод применяют тогда, когда осветленная вода после этого способа очистки может быть использована в технологических процессах производства или спущена в водоемы без нарушения их экологического состояния. Во всех других случаях механическая очистка служит первой ступенью очистки сточных вод.

К физико-химическим методам очистки сточных вод от нефтепродуктов относят коагуляцию, флотацию и сорбцию.

Коагуляция _ это процесс укрупнения дисперсных частиц в результате их взаимодействия и объединения в агрегаты. В очистке вод ее применяют для ускорения процесса осаждения тонкодисперсных примесей и эмульгированных веществ. Коагуляция наиболее эффективна для удаления из воды коллоидно-дисперсных частиц, то есть частиц размером 1-100 мкм. Коагуляция может происходить самопроизвольно или под влиянием химических и физических процессов. В процессах очистки сточных вод коагуляция происходит под влиянием добавляемых к ним специальных веществ - коагулянтов. Коагулянты в воде образуют хлопья гидроксидов металлов, которые быстро оседают под действием силы тяжести. Хлопья обладают способностью улавливать коллоидные и взвешенные частицы и агрегировать их. Так как коллоидные частицы имеют слабый отрицательный заряд, а хлопья коагулянтов слабый положительный заряд, то между ними возникает взаимное притяжение.

Флотация является сложным физико-химическим процессом, заключающимся в создании комплекса частица-пузырек воздуха или газа, всплывании этого комплекса и удалении образовавшегося пенного слоя. Процесс флотации широко применяют при обогащении полезных ископаемых, а также при очистке сточных вод.

Среди физико-химических методов очистки сточных вод от нефтепродуктов лучший эффект дает сорбция на углях.

Сорбция - это процесс поглощения вещества из окружающей среды твердым телом или жидкостью. Поглощающее тело называется сорбентом, поглощаемое - сорбатом. Различают поглощение вещества всей массой жидкого сорбента (абсорбция) и поверхностным слоем твердого или жидкого сорбента (адсорбция). Сорбция, сопровождающаяся химическим взаимодействием сорбента с поглощаемым веществом, называется хемосорбцией.

Сорбция представляет собой один из наиболее эффективных методов глубокой очистки от растворенных органических веществ сточных вод предприятий нефтехимической промышленности.

В качестве сорбентов применяют различные пористые материалы: золу, коксовую мелочь, торф, силикагели, алюмогели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли различных марок. Пористость этих углей составляет 60-75%, а удельная площадь поверхности 400-900 м²/г. В зависимости от преобладающего размера пор активированные угли делятся на крупно- и мелкопористые и смешанного типа. Поры по своему размеру подразделяются на три вида: макропоры размером 0,1-2 мкм, переходные размером 0,004-0,1 мкм, микропоры - менее 0,004 мкм.

Химическая очистка.

Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). Такие виды сточных вод встречаются в машиностроительной (цехи гальванических покрытий), горно-добывающей (обогатительные фабрики свинцо-цинковых и медных руд), нефтехимической (нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы), целлюлозно-бумажной (цехи варки целлюлозы) и в других отраслях промышленности.

Обезвреживание сточных вод хлором или его соединениями - один из самых распространенных способов их очистки от ядовитых цианидов, а также от таких органических и неорганических соединений, как сероводород, гидросульфид, сульфид, метилмеркаптан и др.

Озонирование. Озон обладает высокой окислительной способностью и при нормальной температуре разрушает многие органические вещества, находящиеся в воде. При этом процессе возможно одновременное окисление примесей, обесцвечивание, дезодорация, обеззараживание сточной воды и насыщение ее кислородом. Преимуществом этого метода является отсутствие химических реагентов при очистке сточных вод.

Сточные воды, прошедшие механическую и физико-химическую очистку, содержат еще достаточно большое количество растворенных и тонкодиспергированных нефтепродуктов, а также других органических загрязнений и не могут быть выпущены в водоем без дальнейшей очистки.

Наиболее универсален для очистки сточных вод от органических загрязнений биологический метод. Он основан на способности микроорганизмов использовать разнообразные вещества, содержащиеся в сточных водах, в качестве источника питания в процессе их жизнедеятельности. Задачей биологической очистки является превращение органических загрязнений в безвредные продукты окисления - H₂O, CO₂, NO₃^-, SO₄^2- и др. Процесс биохимического разрушения органических загрязнений в очистных сооружениях происходит под воздействием комплекса бактерий и простейших микроорганизмов, развивающихся в данном сооружении.

Биохимическая очистка производственных сточных вод нефтеперерабатывающих заводов производится в аэрофильтрах (биофильтры), аэротенках и биологических прудах.

6.2 Очистка сточных вод нефтяного завода

В воде основная часть нефтепродуктов находится в грубодисперсном (капельном) состоянии, образуя плавающую пленку или слой. Меньшая часть находится в тонкодисперсном состоянии, образуя эмульсию «нефть в воде». Эта эмульсия весьма устойчива, она не разрушается в течение длительного времени.

Согласно С.Л. Захарову нефтесодержащие сточные воды включают:

1. отстойные (из продуктовых резервуаров, в которых они образовывались в результате отстаивания обводненных нефтепродуктов);

2. обмывочные (после мытья бочек и цистерн подвижного состава, закрытых производственных площадей и сливоналивных эстакад);

3. загрязненный конденсат (от паронагревательных устройств для темных нефтепродуктов);

4. воду, использованную для уплотнения сальников и охлаждения подшипников нефтяных насосов.

Объем отстойных вод зависит от степени обводненности нефтепродуктов, которая определяется условиями их транспортировки и хранения. Вода просачивается в емкости через образовавшиеся неплотности во время дождей и при транспортировке в нефтеналивных судах, конденсируется из воздуха в период хранения, попадает при пропарочной промывке подвижного состава, разогреве острым паром темных нефтепродуктов.

Обводненность нефтепродуктов при доставке по воде в наливных судах составляет 1-6%, железнодорожным транспортом или по трубопроводам 0,25-6%.

Отстойные воды из резервуаров сбрасываются периодически объемом 10-25 м³ один раз в 10-20 суток. Содержание нефтепродуктов (кроме мазутов) в отстойных водах составляет до 8000, взвешенных частиц до 20, БПК до 80 мг/л, в мазутных водах соответственно до 10000, 100 и 200 мг/л.

Обмывочные сточные воды образуются в количестве 0,5-1 м³ на 1000 т. Объем сточных вод от мытья (пропарки) бочек составляет ~ 0,2 м³ на бочку.

При зачистке резервуаров от нефти и нефтепродуктов образуются высококонцентрированные сточные воды в количестве 0,4-0,6 м³ на 1000 т грузооборота. Эти воды отводят в шламонакопители, из которых отстоенная вода подается в гравийные фильтры для предварительной очистки перед поступлением на стадию высоконапорного баромембранного разделения.

Загрязненный конденсат поступает от пароногревательных устройств при нарушении плотности трубных коммуникаций. При качественном монтаже и высоком уровне эксплуатации этот вид загрязненных вод можно свести к минимуму. Загрязненность конденсата нефтепродуктами, в основном мазутом, колеблется от 0-20 мг/л до 50-100 мг/л.

Вода, используемая для уплотнения сальников и охлаждения подшипников нефтяных насосов, содержит примеси нефтепродуктов в количестве 10-50 мг/л. Таких вод образуется 10-20 м³ на 1000 т грузооборота.

6.3 Установка доочистки сточных вод от нефтепродуктов

Установка доочистки сточных вод от нефтепродуктов и тонкодисперсных взвешенных частиц, в которой в качестве фильтрующего и сорбционного материала используется шунгитовая порода, обеспечивает качество очищенной воды в соответствии с требованиями ПДК для рыбохозяйственных водоемов.

Среди физико-химических методов доочистки сточных вод от нефтепродуктов лучший эффект дает сорбция на углях. Наиболее широкое распространение получили дорогостоящие и дефицитные активированные и активные угли. Одной из приоритетных современных задач по защите окружающей среды является замена используемых для очистки воды дорогостоящих синтетических веществ дешевыми природными материалами.

Во Всероссийском научно-исследовательском институте минерального сырья им. Н.М. Федоровского была разработана установка блока доочистки (БДО) сточных вод, прошедших предварительную очистку от взвешенных веществ и нефтепродуктов на типовых очистных сооружениях. Особенностью этого блока является использование в качестве фильтрующего и сорбционного природного материала - шунгитовой породы (ШП), содержащей 25-30% углерода, менее 55% оксида кремния, 4% оксида алюминия и различные примесные соединения.

ШП, широко распространенные в Карелии, привлекательны сочетанием свойств минеральных и синтетических сорбентов и могут использоваться для очистки без предварительной обработки.

Лабораторные исследования свойств ШП при очистке растворов, содержащих различные концентрации нефтепродуктов (дизельное топливо, отработанное машинное масло, керосин), показали, что этот материал можно использовать в фильтрах двойного назначения: как фильтрационную загрузку в насыпном фильтре, заменяющую кварцевый песок на последнем этапе предварительной очистки воды от свободно плавающих нефтепродуктов и тонкодисперсных взвешенных веществ (размер частиц >3 мкм), и как сорбент для извлечения истинно-растворенных нефтепродуктов.

Возможность применения фильтра с ШП на завершающем этапе первой стадии очистки определяется наличием алюмосиликатного каркаса и относительно высоким удельным весом породы. Сорбционные свойства ШП связаны с наличием на поверхности слоя сорбционно-активного углерода в форме шунгита. Высокие сорбционные характеристики ШП, не уступающие аналогичным показателям сорбции на активных углях, обеспечивают эффективность глубокой доочистки низкоконцентрированных растворов нефтепродуктов.

На рисунке 6 показана принципиальная схема единичного блока доочистки, включающего два основных узла: фильтрационно-адсорбционную колонну и гидроаккумулятор чистой воды, которые могут работать независимо друг от друга или одновременно для обеспечения очищенной водой различных участков производства (например, автомойки).

Очищенная вода подается на доочистку с помощью электронасоса и последовательно проходит четыре царги. Первая из царг (Ф1) - песчано-гравийный фильтр, три следующие (Ф2-Ф4) загружены ШП. Очищенная вода собирается в гидроаккумуляторе, откуда с помощью насоса поступает потребителю.

В таблице 3 приведены значения контролируемых входных и выходных показателей, полученные при длительной (несколько месяцев) эксплуатации БДО-1,5 на очистных водооборотных сооружениях мойки автотранспорта.

Таблица 6.1 - Основные показатели работы БДО.

Вода	Взвешенные вещества, мг/л	Нефтепродукты, мг/л	БПК, мг О2/л	рН
Исходная	20-40	1-5	10-25	7,0-7,5
После установки	1-3,5	0,05	3	6,5-8,5

Опыты свидетельствуют о том, что после длительной эксплуатации БДО (около 9 месяцев) эффективность очистки воды от нефтепродуктов соответствует получаемой на начальном этапе очистки и достигает 96%.

Список использованных источников

1. СНиП.2.04.03-85 Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. - М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1986 - 72 с.

2. Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле академика М.П. Павловского: Справочное пособие - 5 изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 152 с., ил.

3. Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов по специальности "Водоснабжение и водоотведение"/ Ю.В. Воронов, С. В. Яковлев ; под общ. ред. Ю.В. Воронова. - Изд. 4-е, доп. и перераб. - М.: МГСУ: АСВ, 2006. - 702 с.

4. Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод: учеб. для вузов по специальности "Водоснабжение и водоотведение"/ С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов; под общ. ред. Ю.В. Воронова. - 2-е изд., доп. и перераб. - М.: АСВ, 2002. - 703 с.

5. Соколов Л.И. Проектирование водоотводящих систем промышленных предприятий: учеб. пособие/ Л.И. Соколов. - Вологда: ВоПИ, 1992. - 153 с.. -. - 5.00

6. Каталог оборудования. Выпуск 1. Раздел 1,2. Насосы для загрязненных сточных вод. - М.: ЦНИИЭП инженерного оборудования, 2001. - 134 с.

7. Технико-экономическое обоснование инвестиций в системы водоснабжения и водоотведения [Электронный ресурс]: методическое пособие по выполнению экономической части дипломного проекта для студентов заочной формы обучения: ЗДО: специальность 270112 - водоснабжение и водоотведение / сост.: И.А. Плотникова.

8. Экономическое обоснование инвестиционных проектов систем водоснабжения и водоотведения: метод. указания к курсовому и диплом. проектированию ФЭ специальность: 270112/ сост.: Л.И. Соколов. - Вологда: ВоГТУ, 2006. - 20 с.. -. - 5.50

9. СНиП12-03 Строительные нормы и правила РФ «Безопасность труда в строительстве».

10. Гигиенические нормативы: ГН 2.1.5.1315-03: 2.1.5. Водоотведение населенных мест, санитарная охрана водоемов: Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования ГН 2.1.5.1316-03: Ориентировочные допустимые уровни (ОДУ) химических веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового утв. Госкомсанэпиднадзором 27.04.03 введ. в д. 15.06.03. - М.: Минздрав России, 2004. - 214 с.

11. Санитарные правила и нормы: СанПиН 2.1.5.980-00: 2.1.5. Водоотведение населенных мест. Санитарная охрана водных объектов: гигиенические требования к охране поверхностных вод утв. Минздравом России 22.06.2000 г.: взамен СанПиН 4630-88. - М.: Минздрав России, 2002. - 27 с.

12. Владыченко Г.П. Технология строительства водопроводных и канализационных сооружений: учеб. пособие для вузов/ Г.П. Владыченко Б.Ф. Белецкий. - Киев: Вища шк., 1982. - 335 с.

13. Гурковский Г.М. Технология строительства водопроводно-канализационных сооружений: проектирование учеб. пособие по специальности "Водоснабжение и канализация"/ Г.М. Гурковский. - Киев: Вища шк., 1980. - 199 с.

14. ЕНиР Сборник Е2. Земляные работы. Вып.1 Механизированные и ручные работы/ Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1988. - 224с.

15. ЕНиР Сборник Е9. Сооружения систем теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения и канализации. Вып.2 Наружные сети и сооружения/ Госстрой СССР. - М.: Прейскурантиздат, 1988. - 96с.

16. Михнюк Т.Ф. Безопасность жизнедеятельности: учеб. пособие для инженер.-техн. специальностей вузов/ Т.Ф. Михнюк. - Изд. 2-е, испр. и доп. - Минск: Дизайн ПРО, 2004. - 240 с.

17. Единые правила безопасности при взрывных работахПБ13-407-01.

18. Клутс Л.Я. Техника безопасности в строительстве: / Л.Я. Клутс [и др.]. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1972. - 184 с.

19. Методические указания к дипломному проектированию по разделу "Безопасность и экологичность проекта": для всех факультетов: для всех специальностей / сост. Н.В. Телин. - Вологда: ВоПИ, 1993. - 10 с.. -. - 0.50.

20. Методические рекомендации по оформлению выпускных квалификационных работ, курсовых проектов/работ для очной, очно-заочной (вечерней) и заочной форм обучения. - Вологда: ВоГТУ, 2012. - 57с.

Размещено на Allbest.ru