4.5 Выбор водоводов
При расчете напорных водоводов необходимо определить их диаметр, количество перемычек между водоводами при ликвидации аварийных ситуаций. Расход по одной нитке водовода при работе второй ступени насосов на НС II подъема (наибольший хозяйственно-питьевой расход) составляет: qв=1,13 м3/с.
Водовод проектируется из полиэтиленовых напорных труб ПЭ100SDR17.0-710-42.1, питьевые по ГОСТ 18599-2001.
Экономически выгодный диаметр определяется по формуле:(2.33)
где э — экономический фактор, определяемый как:(2.34)
где h — КПД насосных агрегатов;
b, a — коэффициенты и показатель степени в формуле удельной стоимости строительства трубопровода заданного диаметра:(2.35)
k, m, b — коэффициент и показатели степеней в формуле гидравлического уклона:(2.36)
qв — расчетный расход по водоводу, м3/с;
n — количество ниток водовода;
Е=0,12 — нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;
f — стоимость НС II приходящаяся на k квт установленной мощности, руб./кВт;
r — коэффициент запаса мощности насосно-силового оборудования;
Р1 и P2 — сумма отчислений на аммортизацию и текущий ремонт; % от SK (суммарных капиталовложений) трубопроводов и НС;
8760 — количество часов в году;
d — стоимость электроэнергии 1 квт/ч, коп;
g — коэффициент учета неравномерности потребления электроэнергии на подачу по водоводу в течении расчетного периода:(2.37)
kн — коэффициент неравномерности подачи воды насосами$
соответственно k1, k2, k3, k1= kн — часовой; k2 — суточный; k3 — годовой неравномерности водопотребления.
Входящие в формулу параметры для городских водоводов можно принять: g=0,3…0,4; h=0,7; f=30 руб./кВт; r=2; Р2=16%; d=0,1 рубля. Остальные параметры принимаются в зависимости от материала труб водоводов по таблице 4.11.
Таблица 4.10 — Значение коэффициентов для расчета диаметра труб
| Материал труб | k | b | m | b | а | Р1 |
| 1. Сталь | 0,00179 | 1.9 | 5,1 | 95/122 | 1,6/0,7 | 4,6 |
| 2. Чугун | 0,00179 | 1,9 | 5,1 | 114/118 | 1,5/1,6 | 3,3 |
| 3. Асбестоцемент | 0,00118 | 1,85 | 4,89 | 50/65 | 1,8/1,3 | 7,3 |
| 4. Железобетон | 0,00179 | 1,9 | 5,1 | 44 | 2,4 | 3,3 |
| 5. Полиэтилен | 0,006 | 2,5 | 5,18 | 41 | 0,7 | 3,3 |
Примечание: 1. В числителе параметры для труб d<500 м, знаменателе — для труб d>500 мм.
Значение «в» дано для труб ВТ-3, для труб ВТ-6 расчет ведут с коэффициентом 1,2.
Таким образом диаметр водовода принимается равным 710 мм.
Определение числа переключений на водоводах.
В случае аварии на одной из ниток водовода необходимо обеспечить подачу хозяйственно-питьевого расхода в размере не меньше 70% расчетного, а также подачу на предприятия согласно графику подачи воды при аварии. Для выполнения этих требований водоводы соединяют между собой перемычками, за счет которых отдельные участки водовода могут отключаться на ремонт.
R=4,9-1=3,9, то есть для данного водовода необходимо устройство 4 перемычек.
По трассе водовода запроектированы следующие водопроводные камеры:
— в самой высокой точке по профилю водовода предусматривается водопроводная камера с автоматическим воздухоудалителем, в остальных переломных точках уклоны нисходящих участков водоводов запроектированы с уклоном менее 0.005, что исключает установку дополнительных воздухоотделителей в этих точках
— в низких переломных точках по профилю водовода предусматриваются водопроводные камеры с запорной арматурой с выпускными трубами d315мм в проектируемые «мокрые» колодцы (запорная арматура предусматривает выпуск воды только с поврежденного участка водовода), четыре камеры, четыре «мокрых» колодца
— камера переключений с запорно-регулирующей арматурой, позволяющей эксплуатационной организации регулировать потоки в количественном измерении в разные районы поселка Михайлов.
В качестве запорной арматуры в водопроводных камерах с «мокрыми» колодцами запроектированы поворотные затворы d600мм, d300мм фирмы AVK.
В качестве запорно-регулирующей арматуры в проектируемой водопроводной камере переключений запроектированы чугунные фланцевые задвижки с обрезиненным клином годные для питьевых нужд d=600мм фирмы AVK.
Переход водовода d=710мм на d=630мм запроектированы за пределами водопроводных камер, при помощи полиэтиленового сварного перехода ПЭ100SDR17.0 710-630.
Для удобства во время эксплуатации и демонтажа арматуры запроектированы в водопроводных камерах телескопические демонтажные вставки d600мм, d300мм фирмы AVK
При пересечении проектируемого водовода с существующими сетями канализаций участки водоводов запроектированы в защитных полиэтиленовых футлярах из труб ПЭ100SDR17.0-1000-59.3, технические, причем длина защитного футляра в глинистых грунтах составляет 10.0 метров (по 5.0 метров в каждую сторону от места пересечения), длина защитного футляра в остальных грунтах составляет 20.0 метров (по 10.0 метров в каждую сторону от места пересечения)
Подключение проектируемого водовода в существующий водопровод d800мм в существующей водопроводной камере запроектировано с устройством дополнительного водопроводного колодца №9 из сборных ж/б элементов, dк 2000мм рядом с камерой. В колодце размещаются затвор поворотный d600мм с демонтажной вставкой d600мм фирмы AVK. В водопроводной камере запроектирован полиэтиленовый сварной переход ПЭ100SDR17.0 800-630.
Подключение проектируемого водовода к существующему городскому водопроводу запроектировано в существующей водопроводной камере. Подсоединение проектируемого водовода запроектировано путем присоединения трубы d630мм через свободный фланец d600мм с полиэтиленовой втулкой под свободный фланец ПЭ100SDR17.0 d630 к стальному фланцу d600мм существующего стального креста. Так же в данной водопроводной камере запроектирован в месте подсоединения поворотный затвор d 600мм фирмы AVK. Демонтажная вставка в связи с малым размером от существующего фланца d 600мм до внутренней стены водопроводной камеры и с согласия эксплуатирующей организации, не предусматривается.
Проектом предусматривается дополнительная прокладка участка водопровода d110мм на глубине 1.2 метра от поверхности земли для выноса глубокого участка существующей телефонной канализации, пересекающей проектируемый водовод между УГ-10 и УГ-11, общей длиной 51.0 метров.
Для соблюдения проектного уклона в сторону водопроводной камеры с «мокрым» колодцем на участке проектируемого водовода между УГ-10 и точкой Г запроектирована перекладка участка существующего водопровода d100мм длиной 3.0 метра.
Все стальные фасонные части покрываются наружной и внутренней антикоррозийной изоляцией.
Водопроводные колодцы из сборных железобетонных элементов круглые в плане, диаметрами 1500 мм и 2000 мм.
4.6 Подбор оборудования
Принципиальная схема насосной станции 1 подъема приведена на рисунке 4.9, а перечень устанавливаемого оборудования в табл. 4.11.
Рисунок 4.9 – Принципиальная схема насосной станции 1 подъема
Таблица 4.11 — Перечень устанавливаемого оборудования
| Поз. | Наименование |
| Н-1.1 — 1.7 | Насос «Grundfos» марки SP 215-50=250м3/ч, Н=100 м, n=2900 об/мин, N=92 кВт |
| Н-1.8-1.9 | Насос «Grundfos» марки SP 125-50=125м3/ч, Н=99 м, n=2890 об/мин, N=55 кВт |
| 1.1-1.9 | Затвор поворотный дисковый Ду=100 мм, Р=1,0 МПа с рукояткой |
| 2.1-2.9 | Затвор поворотный дисковый Ду=250 мм, Р=1,0 МПа с ручным редуктором |
| 3.1-3.9 | Затвор поворотный дисковый Ду=250 мм, Р=1,0 МПа с ручным редуктором |
| 4.1-4.9 | Клапан обратный межфланцевый Ду=250мм, Р=1,0 МПа |
| 5.1 -5.9 | Погружной датчик уровня 0…160 м вод.ст. с измерителем-регулятором |
| 6.1-6.9 | Электронный расходомер Ду=200 мм, Р=1,0 МПа фланцеВой |
| 7.1-7.9 | Манометр радиальный ДМ Æ100 0…6,0 бар |
| 8.1-8.9 | Мембранный клапан для предотвращения гидроудара Ду=100мм, Р=1,0МПа |
| 9.1-9.9 | Клапан Воздушный автоматический Ду=50 мм, Р=1,6 МПа |
| ШУ1.1-1.9 | Шкаф управления |
| 10.1-10.9 | Пробоотборник Ду=15 мм |
Общий вид камеры переключения приведен на рис. 4.10.
Рисунок 4.10 — Общий вид камеры переключения
Резервуар чистой воды.
Резервуар чистой воды на площадке ВОС служит для хранения регулирующего, пожарного и аварийного объемов воды.
В соответствии с п.4.4 СНиП 2.04.02-84* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» и Заданием на проектирование, насосная станция III подъема в блоке ВОС по степени обеспеченности подачи воды относится к 1 категории.
На площадке ВОС предусматривается строительство полузаглубленного резервуара чистой воды (РЧВ) объемом 10000м3 и размерами в плане 60,0×36,0м. Резервирование пожарного объема (из 2-х источников) I-ого этапа строительства резервуара обеспечивается существующим поверхностным водозабором.
За относительную отметку ± 0,000 принята абсолютная отметка пола водоочистной станции, равная 48,100м.
Дно резервуара расположено на относительной отметке -1,350м, низ балок перекрытия +3,850м.
Рабочий уровень воды в резервуаре принят на относительной отм. +3,450 м.
Равномерность обмена воды в резервуаре и предотвращение застойных зон обеспечивается устройством специальных перегородок, направляющих поток воды от подачи к разбору.
Пожарный объем воды в резервуаре рассчитан в соответствии с требованиями СП 8.13130.2009 «Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности» для населенного пункта с количеством жителей 204 000 человек.
По табл. 1 СП расчетное количество одновременных пожаров принято, равное трем, расход воды на наружное пожаротушение на один пожар составляет 55 л/с.
В соответствии с п. 6.3 СП продолжительность тушения пожара должна приниматься 3 часа.
Пожарный объем воды равен 55×3,6×3×3=1782 м3.
Фильтры-поглотители.
Фильтры-поглотители служат для очистки воздуха, поступающего в резервуар чистой воды (РЧВ), как в обычных условиях, так и в особый период.
Для очистки воздуха, поступающего в РЧВ, в качестве фильтров-поглотителей предусматривается фотокаталитическая система фильтрации воздуха серии «АЭРОЛАЙФ», производства ООО «ИТИ», г. Москва. Принцип действия фильтра основан на технологии фотокаталитического окисления токсичных примесей воздуха. Процесс протекает на поверхности фотокатализатора, под действием безопасного ультрафиолетового излучения диапазона А. Токсичные примеси разлагаются прибором до безвредных компонентов чистого воздуха.
К основным классам соединений, разлагаемых прибором, относятся:
— окись углерода (СО), окислы азота, формальдегид
— токсичные органические соединения бытового и промышленного происхождения (хлор- и кислородсодержащие углеводороды) ряд метана, этиленовые и ацетиленовые углеводороды, эфиры, альдегиды и кетоны, ароматические и гетероциклические углеводороды, являющиеся канцерогенами, а также аммиак, и т.д.
— сложные органические молекулы, вызывающие аллергию,
Полностью подавляется жизнедеятельность болезнетворных спор, бактерий и вирусов.
Кроме того, фильтр очищает воздух от бытовой и промышленной пыли.
Среднечасовой расход воздуха для резервуара чистой воды может составлять 1750 м3/ч, максимально часовой расход — 2600 м3/ч, в случае аварийного прекращения поступления воды в РЧВ при продолжающемся отводе воды из РЧВ в сети города.
К установке приняты трехступенчатые фотокаталитические фильтры «Аэролайф-гидро КФ3-750Н», устанавливаемые в павильоне на перекрытии РЧВ. На РЧВ устанавливается павильон с внутренними размерами в плане 3500×7500мм с 4-мя фильтрами (три рабочих, один резервный).
Устройство трехступенчатого фотокаталитического фильтра «Аэролайф-гидро КФ3-750Н» представлено на рис. 4.11.
Рисунок 4.11 – Схематическое изображение разреза устройства трехступенчатого фотокаталитического фильтра «Аэролайф-гидро КФ3-750Н» для водонакопительных резервуаров
Очищаемый воздух под давлением, создаваемым изменением уровня воды в резервуаре, прокачивается через пылевой фильтр предварительной очистки Ф1 со сменной вставкой класса G4 (G3) и панельный фильтр тонкой очистки ФП класса F10 (F9), (рис. 2.11). Затем он попадает на фотокаталитический фильтр 1-ой ступени ФФ1, на всю пористую поверхность которого нанесен слой нанокристаллического фотокатализатора. Фотокатализатор освещается УФ – лампой «мягкого ультрафиолета».
Под воздействием ультрафиолета на поверхности фотокатализатора происходит реакция разложения вредных примесей воздуха и уничтожение микрофлоры. Далее воздух последовательно проходит через вторую (ФФ2) и третью ступени фильтра (ФФ3) и, пройдя в них еще две стадии очистки, выходит из устройства в очищенном от токсических примесей и обеззараженном виде.
Направление движения воздуха принципиального значения не имеет, что существенно при очистке воздуха для водонакопительных резервуаров при непрерывном изменении параметров воздушной подушки.