2.2 Прогрессивные методы очистки поверхностных и сточных вод
В настоящее время большое внимание уделяется вопросам интенсификации процесса очистки природных и сточных вод, модернизации технологии разработки новых эффективных методов, которые позволят усовершенствовать существующие технологии обработки воды, сократить трудоемкие процессы приготовления и дозирования реагентов, уменьшить затраты на эксплуатацию очистных сооружений, увеличить их производительность, повысить качество и снизить себестоимость очищенной воды. [4]
Анализ патентных материалов по водоочистке за последние пять лет [4] свидетельствует о том, что ведется интенсивный поиск наиболее экономичных и высокоэффективных способов очистки сточных вод. Характерной чертой является сочетание классических методов очистки (механический, физико-химический, биологический) с новыми методами (обратный осмос, ультразвук (УЗ), ультрафиолет (УФ), ультрафильтрация, электродиализ), с использованием МО (дрожжи, бактерии). Разрабатываются различные физические и комбинированные методы дезинфекции воды, в которых отмечается высокая эффективность применения лазерного излучения, наложение электрического поля, магнитного поля, УЗ, УФ, электрического разряда, электрохимической обработки, мембранных технологий, а также технологий, связанных с изменением молекулярной структуры водных ассоциатов в результате энергоинформационных способов водоочистки (австрийская технологи и водоочистки по Грюндеру) [4].
К числу прогрессивных технологий в области очистки сточных вод принадлежит технология мембранного биореактора (МБР), которая позволяет объединить в себе методы биологического очищения и мембранную сепарацию. Преимуществами МБР является малая площадь сооружений; удаленный контроль работы установки через Интернет или сотовую связь; двухступенчатая система обеззараживания. В сооружениях типа МБР используются процессы ультра и микрофильтрации, которые относятся к общей группе баро-мембранных процессов. Кроме ультрафильтрации и микрофильтрации к баро-мембранным процессам относятся нанофильтрация и обратный осмос.
Обратный осмос (размеры пор 1-15А, рабочее давление 0,5-8,0МПа) применяется для деминерализации воды, задерживает практически все ионы на 92-99%, а с двухступенчатой системой и до 99,9%. Нанофильтрация (размеры пор 10-70А, рабочее давление 0,5-8,0МПа) используется для отделения красителей, пестицидов, гербицидов, сахарозы, некоторых растворенных солей, органических веществ, вирусов и т.д. Ультрафильтрация (размеры пор 30-1000А, рабочее давление 0,2-1,0МПа) применяется для отделения некоторых коллоидов (кремния, примеру), вирусов (включая полиомиелит), угольной сажи, разделения на фракции молока и тому подобное. Микрофильтрация (размерыпор500-20000А, рабочее давление от 0,01 до 0,2МПа) используется для отделения некоторых вирусов и бактерий, тонкодисперсных пигментов, пыли активированного угля, асбеста, красителей, разделения водомасляных эмульсий и т.д. [5]
Развитие технического прогресса открывает новые возможности для изучения и оценки физических способов водоочистки. Начиная с 60 годов XX века довольно активно используют ультрафиолетовое излучение (УФИ). УФИ с длиной волны 250-260нм обладает наибольшим антимикробным действием. Доза обеспечивает 90% инактивации бактерий кишечной палочки составляет 3 мДж/см2. Для более глубокого обеззараживания, чтобы уменьшить количество МО до 99,0 и 99,99%, нужны дозы УФИ соответственно 6,9 и 15мДж/см. Антимикробный эффект относительно других видов МО, по данным ряда авторов, находится в диапазоне доз от 2,5 до 440мДж/см. [5] Установлено, что обеззараживающее действие УФИ снижается в ряде Escherichiacoli > Candidaalbicans > Bacilliussubtilis > Penicilliummulticc ^> Aspergillusniger > Cladosporiumcladcspcricides. То есть действующие дозы УФИ в 162225мДж/см для питьевой воды и 30мДж/см для хозяйственно-бытовых и промышленных стоков не обеспечивают необходимой инактивации всех видов патогенной микрофлоры. Именно поэтому сейчас в экономически развитых странах минимальная доза воздействия УФИ определена в 40мДж/см, а во всех проектируемых станциях по обработке питьевой воды и сточных вод закладывается доза УФИ70-100мДж/см. [5]
К преимуществам УФВ можно отнести: широкий спектр антимикробного действия; не изменяет запахи вкус воды; эффективность обеззараживания не зависит от рН и температуры воды; не имеется проблемы передозировки и не вызывает образования токсичных соединений; минимальное время контакта (секунды) для обеззараживания воды; высокая производительность и простота эксплуатации; компактные установки, работают в проточном режиме, надежные в отношении техники безопасности. Негативными сторонами обеззараживания воды УФИ являются: зависимость бактерицидного эффекта от мутности и цветности обрабатываемой воды, вида МО, их количества, дозы облучения; возможность осаждения гуминовых кислот, железа и солей марганца на кварцевом чехле ламп, уменьшает интенсивность излучения. Данная технология не имеет эффекта последействия, что провоцирует вторичный рост бактерий в обрабатываемой воде.
В современных промышленных технологиях все большую роль играют не традиционные способы обработки сточных вод: электрофизические процессы, инфракрасное излучение, электроконтактный нагрев, обработка в электростатическом поле. В частности, интенсивно развивается техника реализации электроискрового разряда в жидкости, следствием которого является электрогидравлический эффект (ЭГ-эффект). Обработка 15-25 электрическими разрядами с напряжением 45кВ обеспечивает инактивацию МО творожной сыворотки в среднем на 47-58%. [5]
Ионизирующее излучение оказывает выраженное бактерицидное действие. Доза лучей порядка 25000-50000Р вызывает гибель практически всех видов МО, а доза 100000Р освобождает воду от вирусов. Преимущества метода: большая проникающая способность лучей; независимость бактерицидного действия от химического состава и физических свойств воды; отсутствие влияния на органолептические показатели; относительная дешевизна. Недостатки метода: строгие требования к технике безопасности для обслуживающего персонала; ограниченное число источников излучения; отсутствие последействия и способа оперативного контроля за эффективностью обеззараживания.
Одним из перспективных методов очистки воды является кавитационная обработка воды [5]. Обеззараживание и очищение воды при ультразвуковой кавитации (УЗ), как эффективным средством генерирования кавитации, считается одним из самых современных средств дезинфекции. Исследования по обработке водных систем УЗ [5] показывают, что он является эффективным безреагентным высокоэкологичным методом очистки воды от органических загрязняющих веществ, МО и интенсификации различных химико-технологических процессов.
Преимуществами УЗК являются: отсутствие негативного влияния на органолептические свойства воды, независимость бактерицидного действия от основных физико-химических параметров воды, возможность автоматизации процесса. Эффективность бактерицидного действия УЗК зависит от целого ряда обстоятельств: параметров УЗ (интенсивности, частоты колебаний, экспозиции) физических параметров среды (температуры, вязкости), морфологии МО (размеров и формы, возраста, наличия капсулы, химического состава мембраны). Процесс обеззараживания воды УЗК остается в 2-4 раза дороже, чем обработка УФИ, при энергозатратах 2-2,5 кВт. Сдерживающим моментом широкого применения остаются трудности конструирования установок большой производительности с надежностью в эксплуатации приемлемой себестоимостью.
Последние исследования в направлении совершенствования процессов обеззараживания, посвященные использованию кавитации с сочетанием нано и химических дезинфектантов: хлор, перекись водорода, ионы серебра, известковое молоко, раствор щелочи или кислот, озон и др. Такое сочетание позволяет получить высокое качество воды, сократить расход реагентов. Основные преимущества кавитационной технологии: высокий обеззараживающий потенциал и широкий спектр биоцидного действия (бактерицидного, вирулицидного, фунгицидного, спороцидного), совместимость с другими реагентами; возможность применения в существующих технологических схемах водоочистки без их существенной реконструкции; экологическая безопасность для окружающей среды, свидетельствуют о перспективности использования данного метода в технологиях водоочистки.
Таким образом, использование прогрессивных технологий в области очистки природных и сточных вод позволит интенсифицировать процессы очистки, уменьшить затраты на эксплуатацию очистных сооружений. Однако для комплексного и энергоэффективного решения данной проблемы целесообразна комбинация методов. Такое сочетание нивелирует недостатки каждого из методов и позволяет наиболее эффективно решать поставленную задачу.
Кавитация-(образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация).
В промышленности для кавитационного воздействия на жидкость используют: гидродинамические, электродинамические, пьезоэлектрические, магнитострикционные и механические генераторы кавитации. В большинстве установок для очистки воды используют пьезоэлектрические и магнитострикционные методы, потому что они передают от 70 до 90% энергии, поступающей в жидкость.
Акустическая кавитация представляет собой эффективный способ концентрации энергии и звуковой волны низкой плотности в высокую плотность энергии, связанной с пульсациями кавитационных пузырьков [5]. В фазе разрежения акустической волны в жидкости образуется разрыв в виде полости, которая заполняется насыщенным паром данной жидкости. В фазе сжатия под действием повышенного давления и сил поверхностного натяжения полость захлопывается, а пар конденсируется.
Возможны два механизма образования ударных волн в кавитационном поле: в результате возникновения высоких давлений на границе гравитационного пузырька с жидкостью в момент ее наибольшего сжатия; при захлопывании кавитационного пузырька внутри образуется ударная волна, которая движется к центру пузыри. При коллапсе пузыря образуется избыточная энергия, которая может вызвать много явлений, связанных с кавитацией. Гипотез, объясняющих, откуда берется избыточная тепловая энергия при кавитации, две: холодный ядерный синтез и эманация вещества в связи с достижением оболочкой кавитационного пузырька скорости света на завершающей стадии захлопывания.
Суммарную схему кавитационного расщепления молекул воды изображают в следующем виде:
Активные частицы, возникающие в системе после перехода в раствор сольватируются и реагируют с растворенными веществами. В воде органические вещества могут разрушаться комбинированным действием пиролитического разрушения и гидроксилизации или в объеме раствора окислительной деградацией радикалами НО’ и Н».
Наиболее важным результатом кавитации является инициализация свободно радикальных реакций, в первую очередь благодаря образованию гидроксильного радикала, обладающего высокой реакционной способностью, и может окислять практически все загрязняющие вещества в воде.
К одной из главных особенностей УЗ химических реакций относится то, что они протекают в водной среде, насыщенной тем или иным газом. Вода является не только наиболее благоприятную среду для образования кавитации, но и среда, лучше обеспечивает возможность электронного пробой кавитационной полости.
Таким образом, при кавитации сначала происходит возбуждение молекулинертных газов, далее, в результате ударов Франка-Герца, передают возбуждение молекулам воды.
Использование УЗ обеспечивает рост скорости окисления органических загрязнений в 1,2-1,7 раза идезинфекции воды в 3,2 раза по сравнению с продувкой кислородом. Во время озвучивания в атмосфере кислорода ХСК бактериальной смеси уменьшается на 50-61% за 60 мин. [5]
Комбинирование кавитации с газами имеет пагубное влияние и на патогенные МО, которые являются возбудителями инфекционных заболеваний. Быстрее процесс инактивации E.coli происходит в среде кислорода, что можно объяснить интенсификацией химической деградации МО. Также высокий эффект обеззараживания (99,91%) достигается при озвучивании воды в атмосфере аргона. Однако влияние газов различной природы на различные виды химических и биологических загрязнений из ученещене достаточно. Поэтому важно исследовать их влияние на процесс обеззараживания поверхностных и сточных вод, различных отраслей промышленности.
3. Лабораторно-аналитические исследования проб воды из мест поселкового водозабора и в процессе водоподготовки, исследования эффективности очистки воды по общепринятым методикам
3.1 Лабораторно-аналитические исследования проб воды из мест поселкового водозабора и в процессе водоподготовки
Показатели загрязнения подземных вод из мест городского водозабора.
Лабораторно-аналитические исследования проб воды из мест городского водозабора и в процессе водоподготовки подземных вод производится по специальным и общим показателям качества.
К общим показателям относятся:
— минерализация (M);
— жесткость общая ( );
— перманганатная окисляемость (O);
— температура ( );
— кислотность ;
— хлориды ( );
— сульфаты ( );
— нитраты ( );
— фтор ( );
— железо ( );
— марганец ( );
— медь ( );
— цинк ( );
— свинец ( );
— нефтепродукты ( ).
Специальные показатели включает набор определений, выполняемых при полном химическом анализе: содержание фенола, хлорорганических пестицидов, бенз(а)пирена, специфические вещества, характерные для конкретных объектов, ПАВ.
При характеристике качества воды обязательным является учет микробиологических и органолептических показателей.
Определение общих показателей осуществляется согласно нормативным документам:
— остаток сухой — ГОСТ 18164-72;
— жесткость общая — ГОСТ 4151-72;
— хлориды — ГОСТ 4245-72;
— сульфаты — ГОСТ 4389-72;
— нитраты — ГОСТ 18826-73;
— фтор — ГОСТ 4386-81;
— железо — ГОСТ 4011-72;
— цинк и свинец — ГОСТ 18293-72;
— медь — ГОСТ 4388-72;
— марганец — ГОСТ 4974-72.
Допустимые нормы (показатели качества), которые определяют возможность хозяйственно-питьевого применения подземных вод характеризуются специализированными требованиями. Как известно, качество питьевой воды определяется требованиями ГОСТ 2874-82. «Вода питьевая». Для питьевой воды допустимые нормы предполагают анализ предельно допустимой концентрации (ПДК) в подземных водах отдельных химических веществ, предельно допустимые значения (ПДЗ) таких показателей микробиологических, как коли-индекс и коли-титр, ПДЗ органолептических показателей.
Показатели фонового и предельно допустимого качества обозначают соответственно и , где как правило < .
Различают 2 степени загрязнения:
– допредельная, когда концентрация загрязняющего вещества больше , но меньше , т.е.
или ф< < ,где , ;
— запредельная концентрация загрязняющего вещества больше , т.е.
Первая степень — это начальная стадия загрязнения. Во 2-ой степени выделяют следующие подстепени (градации):
Градация характеризует загрязнение экстремальное.
Типы загрязнения подземных вод.
Основными типами загрязнения подземных вод является химическое и тепловое. Особенно распространено химическое загрязнение. Часто химическое и тепловое загрязнения проявляются совместно.
Основными признаками химического загрязнения является повышенные значения показателей качества воды по сравнению с фоновыми; появление в водах несвойственных им в природных условиях веществ антропогенного происхождения. Химическое загрязнение может сопровождаться изменением температуры, появлением окраски и запаха воды, образованием техногенной газовой составляющей.
Химическое загрязнении подразделяется на следующие основные виды (характеризуемые показателем качества воды иди содержанием в ней преобладающего загрязняющего компонента): по минерализации, общей жесткости, хлоридное, нитратное, сульфатное, фторное, тяжелометалльное (медью, цинком, свинцом), углеводородное, ядохимикатное (главным образом, хлорорганическое), общее органическое (характеризуемое окисляемостью перманганатной).
Главным признаком теплового загрязнения является повышенная по сравнению с фоновой температура воды.
Перечисленные виды химического загрязнения и тепловое загрязнение должны быть отражены при изучении основных очагов загрязнения подземных вод.
Показатели индекса загрязнения вод (ИЗВ) и предела допустимых концентраций (ПДК) в местах водозаборов поселка городского типа Михайлов, в том числе городских водозаборов поселка городского типа Михайлов приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Показатели индекса загрязнения вод (ИЗВ) и предела допустимых концентраций (ПДК) [6]
| Наименование | Индекс загрязнения | Класс загрязнения воды | ПДК |
| р. Проня | 4,86-5,62 | 3 | |
| Пронское водохранилище | 2,7 | 4 | сульфатов — 3,65, меди — 5,95, нефтепродуктов — 1,36, алюминия — 7,2 |
3.2 Исследования эффективности очистки воды по общепринятым методикам
Оценка качества проб воды из разводящей сети поселка городского типа Михайлов, проведенная по органолептическим и физико-химическим показателям с использованием ГОСТированных и унифицированных методов исследования, показала:
— исследованные пробы воды характеризуются неудовлетворительным органолептическими свойствами (превышение рекомендуемых регламентов по цветности и мутности);
— по солевому составу исследованная проба воды относится к гидрокарбонатному классу вод кальциевого типа и отвечает требованиям ГОСТа 2874-82 «Вода питьевая» и современным гигиеническим требованиям к качеству питьевой воды, при этом содержание кальция — 0,65 мг/л, содержание основных микроэлементов в долях от ПДК составляет: кальций — 0,46, магний — 0,27, бикарбонаты — 0,56, хлориды — 0,52, сульфаты — 0,22 единиц;
— изучение содержания неорганических элементов, нормированных по санитарно-токсикологическому признаку вредности 1-го и 2-го классов опасности (тяжелые металлы, неметаллические элементы), показало, что в исследуемой пробе воды определялись: натрий в концентрации 65 мг/л (0,32 ПДК), барий — 0,13 мг/л (1,3 ПДК), стронций — 1,1 мг/л (0,16 ПДК), мышьяк — 0,002 мг/л (0,2 ПДК), биологически активный элемент бор — 0,39 мг/л (0,8 ПДК), комплексный показатель содержания неорганических элементов 1-го и 2-го классов опасности превышал рекомендуемую величину (меньше 1) в 2,8 раза;
— из металлов, нормированных по органолептическому признаку вредности, определялось в основном железо в концентрации 0,53 мг/л, превышающей гигиенический регламент (меньше 0,3 мг/л) в 1,7 раза;
— оценка содержания органических загрязнений (азотосодержащис соединения, тригалометаны, хлорорганические пестициды, полиароматические углеводороды, анионактивные ПАВ) выявила превышения гигиенических регламентов по тригалометанам. Расчет комплексного показателя по группе тригалометанов, образующихся при хлорировании воды, выявил его превышение в 3,7 раза, в основном за счет высокого содержания хлороформа и дибромхлорметана;
— биологически необходимый элемент фтор в исследуемой пробе определялся в концентрации 0,13 мг/л, что значительно ниже рекомендуемого норматива для четвертого климатического пояса (0,6 мг/л).
По индексам коррозийной активности (П1 и П2) исследуемая проба воды соответствовала рекомендуемым величинам.
Интегральная оценка химического состава исследуемой пробы питьевой воды по данным биотестирования на гидробионтах показала, что проба воды токсична для дафний и коррелирует с результатами исследований по оценке содержания трихлорметанов.
4 Анализ системы водоснабжения посёлка городского типа
4.1 Выбор источника водоснабжения и схемы водоснабжения
В качестве источника водоснабжения поселка определен окский водоносный горизонт, содержащий напорные воды, обладающий высокими и однородными фильтрационными свойствами.
Глубина залегания водоносного горизонта от нескольких метров по долинам рек до 82 м — на водоразделах и в древней доверейской долине. Мощность его изменяется в пределах от 2 м до 50 м. Водовмещающие породы представлены органогенными трещиноватыми известняками, местами с прослоями песка в подошве.
Производительность I этапа водозабора составляет 3 тыс. м3/сут.
I этап водозабора состоит из 1 рабочей скважины производительностью по 3000 м3/сутки (125 м3/час), с полным обустройством скважин. В соответствии с п.5.13 СНиП 2.04.02-84 предусматривается обустройство резервной скважины.
Глубина скважин принята 150 м, что определяется необходимостью вскрытия горизонта на полную мощность. Четвертичные отложения мощностью 2-4 м, отложения саргаевского и швянтойского горизонтов во всех скважинах перекрываются колоннами труб по ГОСТ 10704-91 диаметром 530 мм на глубину 10 м и 426 мм на глубину 88 м, с цементацией затрубного пространства. Эксплуатационная колонна выполняется из труб диаметром 320 мм.
Конструкция оголовка скважины обеспечивает полную герметизацию, исключающую проникание в межтрубное пространство скважины поверхностной воды и загрязнений.
Данные по составу загрязнений воды и требования к очищенной воде приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 — Состав загрязнений воды и требования к очищенной воде
| № п./п | Наименование показателей | Единицы измерения | Исходные средние показатели | Требование СанПиН 2.1.4.1074 — 01 (не более) |
| 1 | Привкус | баллы | <1 | 2 |
| 2 | Мутность | мг/дм3 | 1 | 1,5 |
| 3 | Водородный показатель | 8,06 | 6-9 | |
| 4 | Окисляемость перманганатная | мг/дм3 | 1,7 | 5 |
| 5 | Нитраты | мг/дм3 | <0,003 | 45 |
| 6 | Железо | мг/дм3 | 4.65 | 0,3 |
| 7 | Общая жесткость | мг×экв/дм3 | 4,8 | 7,0 |
| 8 | Общая минерализация (сухой остаток) | мг/дм3 | 297 | 1000,0 |
| 9 | Сульфаты | мг/дм3 | 33 | 500 |
| 10 | Фтор | мг/дм3 | 0,28 | 1,5 |
| 11 | Марганец | мг/дм3 | 0,068 | 0,1 |
| 12 | Нефтепродукты | мг/дм3 | 0,009 | 0,1 |
В соответствии с протоколом № 1061 ГКЗ Роснедра прогнозное понижение уровня на конец расчетного срока эксплуатации водозабора составит 68,1 м, поэтому рекомендуется заглублять насосы на 60 и 70 м.
На основании результатов опытно-фильтрационных работ в водоприемной части скважин устанавливаются каркасно-стержневые фильтры с засыпкой фракционированным гравием кварцевого состава 1,2-2 мм. Диаметр фильтра 219 мм, длина рабочей части 40 м. Фильтр устанавливается на глубине 105-145 м.
Концентрация бария (0,13-0,14 мг/л) не является превышением ПДК согласно ГН 2.1.5.1315-03 Гигиенические нормативы. Предельно-допустимые концентрации и СанПиН 2.1.4.1074-01 (0,1 мг/л).
Расход воды на нужды водоснабжения потребителей поселка городского типа Михайлов составляет 125 м3/ч.
Водопровод для противопожарных нужд объединяем с производственным и хозяйственно-питьевым.
Водоснабжение поселка Михайлов характеризуется небольшими расходами воды на нужды производственных предприятий в сравнении с расходами на хозяйственно-питьевые нужды населения, вследствие чего принимаем решение о совместной хозяйственно-производственно-противопожарной конфигурации системы водоснабжения.
Типовая система водоснабжения имеет следующие элементы:
— водозаборное сооружение,
— насосные станции,
— сооружения очистные,
— водоводы,
— сеть водопровода,
— запасные и регулирующие ёмкости.
4.2 Расчет водопроводной сети
Определение суточных расчётных расходов воды
Средний за сутки расход на хозяйственно-питьевые нужды жителей рассчитывается по зависимости:(2.1)
где – удельное потребление воды, принимаемое по ;
– расчётное количество проживающих в районах застройки, которое рассчитывается по зависимости:(2.2)
где – заданная плотность населения, чел./га;
– площадь застройки района водоснабжения (га).
Максимальный суточный расход воды с учетом коэффициента суточной неравномерности , определяется по формуле:(2.3)
При , имеем
Количество воды на нужды местной промышленности
Расход воды для нужды промышленности с целью обеспечения населения продуктами, а также неучтенные расходы воды принимаем дополнительно в размере 10-20% от расхода воды на нужды хозяйственно-питьевого назначения.
Расходы баней и прачечной – это сосредоточенные расходы. Суточные потребления воды баней и прачечной определяется по формуле:
— суточный расход воды баней(2.4)
— суточный расход воды прачечной(2.5)
где – количество мест в бане на жителей в час;
– масса белья, которое подлежит стирке в смену на человек, кг;
– время работы бани в сутки, ;
– количество смен в сутки работы прачечной, ;
– норма расхода на 1-го посетителя, принимаемая по [2] ( );
– норма расхода на 1 кг белья, принимаемая по [2], ( ).
Суточный расход воды железнодорожной станцией
Максимальное число душевых сеток рассчитывается по зависимости:(2.6)
где – количество человек в холодном цехе;
– количество человек на одну душевую сетку в холодном цехе.
m х. = 225 ∕ 5 = 45 сеток.
m = Nдуш. ∕ n c.
где N – число человек в горячем цехе;
n – число человек в горячем цехе на одну душевую сетку.
Расход воды в 1-ю смену на душевые нужды работников жд/д станции рассчитывается по зависимости, : (2.7)
где – количество сеток.
Расходы воды на те же нужды остальных смен рассчитываем на основании нормативного соотношению по сменам рабочих по зависимости:(2.8)
где – количество работающих в 1-ю смену;
– количество работающих во 2-ую смену;
– количество работающих в 3-ю смену.
Дом локомотивных бригад оснащен двумя душевыми сетки, расход воды за сутки, через которые равен
где — расход воды за час на одну душевую сетку;
— количество часов работа в сутки душевых кабин.
Определение среднесуточного расхода на полив
Среднесуточный расход на полив определяем рассчитывается по зависимости, :(2.9)
где – количество жителей, чел;
– норма водопотребления на полив.
По результатам расчёта сводим полученные суточные расходы в таблицу 2.2
Таблица 4.2 – Расчётные суточные расходы воды
Определение расчётных расходов воды на пожаротушение
Расчетное количество одновременных пожаров, согласно нормативам, принимаем 2:1 – два внутренних и один наружный пожар.
Нормативные расходы воды на пожаротушение, как внутреннее, так и наружное в рассматриваемом г. Михайлов определяются в соответствии со СНиП, и составляют, соответственно и . Суммарный расход воды на цели пожаротушения составляет .
Выбор места расположения водонапорной башни и трассировка водопроводной сети
Принимаем решение об установки водопроводной башни после насосной станции 2 подъема — в начале водопроводной сети.
Проектируем кольцевую схему сети водопровода, состоящую из распределительных и магистральных водопроводных линий. Гидравлический расчёт кольцевой сети водопровода осуществляем только для магистральных водопроводных линий. Распределительные водопроводные линии не рассчитываем, а из соображений достаточной подачи противопожарных расходов воды, диаметры труб распределительных водопроводных линий, выбираем не менее .
Определение расчётных часовых расходов воды. Построение суточного графика водопотребления и водоподачи
Коэффициент часовой неравномерности потребления воды рассчитывается по зависимости:(2.10)
где – коэффициент, который учитывает уровень благоустройства зданий, распорядок работы предприятий промышленности и др. условия, который принимаем равным 1,2;
– коэффициент, который учитывает количество жителей в рассматриваемом населённом пункте, который по [1] принимаем равным 1,3.
Расчеты регулирующей ёмкости водонапорной башни проведены в табличной форме (таблицы 2.4, 2.5).
Графики водопотребления и водоподачи приведены на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 — Графики водопотребления и водоподачи
Таблица 4.3 – Часовые расходы воды по видам потребителей
Таблица 4.4 – Определение регулирующего объема бака водонапорной башни
Таблица 4.5 – Определение регулирующего объема бака водонапорной башни(2.11)
где – наибольший остаток воды в баке водонапорной башни, в % от
– максимальный суточный расход воды.
Далее следует предусмотреть запас воды на тушение 1-го внутреннего и 1-го наружного пожаров, имеющих место одновременно на протяжении десяти минут.(2.12)
где – расход на тушение 1-го наружного пожара, принимаемый по СНиП и составляющий при населенности от до тыс. человек при высоте застройки зданиями, имеющими более трех этажей;
– расход на тушение 1-го внутреннего пожара, принимаемый в размере ;
– количество сек. в десяти мин.;
– продолжительность тушения пожара.
Далее рассчитаем, с учётом пожарного расхода, действительный объём емкости водонапорной башни по зависимости:(2.13)
Выбор расчётных расходов водопроводной сети и определение секундных расходов
Секундные расходы, л/с, в час наибольшего водопотребления всеми потребителями, а также секундные расходы в час потребления на нужды пожаротушения рассчитывается по зависимости:(2.14)
где – расход рассматриваемым водопотребителем, м3/ч, который берется из таблице 2.2;
– время расходования воды, , принимаемое, соответственно: на заправку ж/д состава из вагонов — 10 мин; на пользование душами рабочими по окончании каждой смены – 45 мин; в остальных расчетных случаях – 60 мин.
Для этого в таблице 2.2 выделяем строку с наибольшим водопотреблением в час и рассчитываем секундные расходы по равномерно распределёнными и сосредоточенным водопотребителями. Результаты расчётов приведены в таблице 2.6.
При этом подача пожарных расходов не предусматривает расходов на душевые нужды.
Таблица 4.6 –Расчетные секундные расходы воды