Водоснабжение железнодорожного поселка в Амурской обл.

Дуб Давыдова.docx

Давыдов В.В. Водоснабжение железнодорожного поселка в Амурской области.
характеристика района строительства6
Определение режима водопотребления и подачи воды8
1 Расчет водопотребления поселка8
2 Определение режимов работы НС-I и НС-II11
Проектирование и расчет водозаборных сооружений14
проектирование станции очистки воды из поверхностного источника15
1 Анализ качества воды в источнике водоснабжения15
2 Выбор технологической схемы и состава сооружений. Составление высотной схемы15
3 Проектирование и расчет оборудования реагентного хозяйства17
3.1. Определение вида и дозы реагентов17
3.2 Расчет коагулянтного хозяйства18
3.3 Расчет флокулянтного хозяйства19
4 Выбор и расчет смесителя20
5 Расчет осветлителя со взвешенным осадком23
6 Расчет скорого фильтра30
7 Обработка промывных вод фильтровальных сооружений38
8 Проектирование и гидравлический расчет технологических трубопроводов станции очистки воды41
9 Компоновка водоочистных сооружений43
Станция обеззараживания44
проектирование и расчет водопроводной сети45
1 Трассировка сети45
2 Час максимального водопотребления46
3 Час минимального водопотребления48
4 Час максимального водопотребления при возникновении пожара50
5 Гидравлический расчет водопроводной сети52
6 Обработка и анализ результатов гидравлического расчета55
7 Конструирование водовода и водопроводной сети57
Проектирование насосной станции второго подъема58
1 Расчет всасывающих и напорных линий58
2 Определение расчетных напоров насосов второго подъема60
Безопасность жизнедеятельности62
Технико-экономические показатели проекта63
ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА СТРОИТЕЛЬСТВА
Поселок для которого проектируется система водоснабжения расположен рядом с городом Свободный (Амурская область). Поселок имеет с городом железнодорожное и автомобильное сообщение.
Численность населения 10 тысяч человек. Жилые здания благоустроены холодным водопроводом канализацией и центральным горячим водоснабжением (норма водопотребления 260 лсут. чел.). Этажность жилой застройки 3 5 и 6 этажей. На территории поселка расположены промышленное предприятие предприятие железнодорожного хозяйства и котельная.
В качестве источника водоснабжения планируется использование поверхностных вод (из реки расположенной рядом с поселком) так как подземные воды удалены от поселка на значительное расстояние (10 км к юго-востоку от поселка) и имеют повышенное содержание растворенных железа и марганца что значительно усложнит процессы очистки воды до питьевого стандарта (СанПиН) по сравнению с поверхностным источником.
Климатические условия района строительства приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Климатические характеристики района строительства
Наименование характеристики
Климатический район и подрайон строительства
Зона влажности района
Расчетная зимняя температура наружного воздуха: средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 092 С
Повторяемость ветра %
Средняя скорость ветра мс
Нормативная глубина промерзания грунта под оголённой поверхностью м (для суглинков)
Наличие вечномерзлого грунта
Средняя температура наружного воздуха С
Сейсмичность района баллы
Продолжительность периода со среднесуточными температурами воздуха ниже 0С сут
Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха tн 8С сут
Средняя температура периода со среднесуточной температурой воздуха tн 8С С
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ВОДОПОТРЕБЛЕНИЯ И ПОДАЧИ ВОДЫ ИЗ ИСТОЧНИКА
1 Расчет водопотребления поселка
Расчетный расход воды населением на хозяйственно - питьевые нужды в сутки наибольшего водопотребления м3сут определяется по формуле
где - максимальный коэффициент суточной неравномерности 13;
- удельное водопотребление равное 260 лсут. чел.;
- расчетное число жителей 10000 чел.
Расчетный максимальный часовой расход воды м3ч определяется по формуле
где-максимальный коэффициент часовой неравномерности определяемый по формуле (2.3)
где - коэффициент учитывающий степень благоустройства зданий 14;
– коэффициент учитывающий число жителей в населенном пункте при числе жителей 10 000 чел. равен 13.
По формуле (2.2) определяем
Расход воды на полив зеленых насаждений территории м3сут определяется по формуле
где qп - удельное среднесуточное потребление воды на поливку в расчете на одного жителя принимаемое 50 лсут
Величины суточного водопотребления предприятиями:
железнодорожное хозяйство (ЖДХ) QЖДХ=800 м3сут;
котельная Qкот=600 м3сут;
промышленное предприятие (ПП) QПП=500 м3сут.
Расчетный расход воды на весь поселок определяется по формуле
Qрасч= + Qпол+ QЖДХ+ Qкот+ QПП (2.5)
Qрасч=3380+500+800+600+500=5780 м3сут
Распределение расчетных расходов по часам суток приведено в таблице 2.
Таблица 2 – Ведомость водопотребления поселка
После составления ведомости водопотребления составляется график водопотребления приведенный на рисунке 1.
Рисунок 1 – График потребления воды поселком
2 Определение режимов работы НС-I и НС-II
При расчете НС-I и комплекса головных сооружений водопровода назначается равномерный (одноступенчатый) режим работы в течение суток.
где 104 – коэффициент учитывающий расход воды комплексом головных сооружений водопровода.
На графике водопотребления (рисунок 1) наблюдается неравномерное потребление воды поселком в течение суток поэтому рациональной является двухступенчатая работа НС-II.
С 0 до 6 и с 18 до 24 часов работает насос 1-ой ступени с 6 до 18 – насос 2-ой ступени.
Производительность насосов на НС-II определяется по формулам
где и - суммарное водопотребление в периоды меньшего и большего разбора воды;
и - продолжительность этих периодов.
Производительность насосов для каждой ступени составит
Режимы работы НС-I и НС-II приведены на рисунке 2.
- график водопотребления; 2- график подачи воды от НС-I; 3 – график подачи воды от НС-II (1-ая ступень); 4 - график подачи воды от НС-II (2-ая ступень)
Рисунок 2 - График водопотребления и режимы подачи воды НС-I и НС-II.
Регулирующий объем бака определяется по таблице 3.
Таблица 3 – Определение регулирующей емкости бака водонапорной башни
Потребление поселком
В графе «Остаток в баке» получены значения: максимальное значение 63 м3 и минимальное - «минус» 152 м3. Регулирующая емкость бака равна что составляет 36 % от суточного водопотребления и не превышает рекомендуемое значение 5% следовательно принятый режим работы НС-II рационален.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВОДОЗАБОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ
1 Выбор источника водоснабжения
Сопоставим заданную производительность водозабора с минимальным расходом реки для оценки возможности использования для водоснабжения незарегулированного источника при этом должно соблюдаться условие
где - производительность водозабора равная 6000 м3сут = 0069 м3с;
- минимальный расход воды в источнике в створе водоприемных сооружений равный 1 м3с.
Условие (3.1) выполняется следовательно регулирование стока реки не требуется.
В целях обеспечения надежности работы предусматривается разделение водозабора на две секции.
Производительность одной секции равна
2 Назначение состава сооружений в зависимости от сложности природных условий и категории надежности водозабора
Выбор типа водозабора производится в зависимости от топографических инженерно-геологических гидрологических данных требуемых расходов воды категории надежности водозабора.
Берег в месте расположения водозабора достаточно пологий сложен нескальными породами (суглинки легкие).
Амплитуда колебаний уровней воды в реке незначительна (50-47=3 м).
Производительность водозабора менее 1 м3с.
Категориянадежностиподачи воды – II.
К проектированию принимается водозабор руслового типа.
Схема водозабора следующая:
- две всасывающие линии;
- береговой колодец совмещенный с НС-1.
3 Проектирование и расчет элементов руслового водозабора
По таблице 8 [5] определяем что природные условия являются средними. Для этих условий и II категории надежности подачи необходимо использовать затопленный водоприемник.
К проектированию принимается сборный фильтрующий водоприемник с течением воды сверху вниз всасывающие трубы совмещенные с НС-I подъема. Расчетный расход водоприемника равен требуемой производительности водозабора .
3.1 Проектирование и расчет водоприемника
Уровень льда мин и макс уровни воды в реке? Максимальный уровень – на отметке 50000 – будет урез воды. Минимальный уровень – 47 000. Глубина у Вас задана – 45 м
Судоходная и (или) лесосплавная река? Судоходная но не сплавная
Сборный фильтрующий водоприемник: 1 - фильтрующие пласты на водоприемном отверстии; 2 - водоприемный раструб; 3 - направляющие на входе в самотечный или сифонный водовод; 4 - обсыпка оголовка щебнем или камнем; 5 -самотечные или сифонные водоводы
3.2 Проектирование и расчет всасывающих водоводов
Для прокладки водоводов подающих воду от оголовка до здания насосной станции первого подъема принимаются стальные трубы. В целях защиты от подмыва речным потоком водоводы прокладываются на 05 м ниже дна.
Размер сечения водоводов устанавливаем гидравлическим расчетом по формуле
где - допускаемая расчетная скорость воды в трубопроводе равная 13 мс.
Принимаем диаметр всасывающих трубопроводов = 250 мм при скорости движения воды = 13 мс гидравлический уклон i = 00104.
Принятая скорость проверяется:
а) на незаиляемость транспортируемыми по трубе мелкими наносами по формуле
где - скорость выпадения взвеси мс;
- коэффициент Шези ;
- количество наносов равное 0350 кгм3;
- средневзвешенная гидравлическая крупность наносов при диаметре частиц и температуре воды 5 °С по [5] равная 0049 мс.
б) на возможность транспортирования более крупных (влекомых) наносов крупностью Δ равной м по формуле
Приведенные равенства (2.9) и (2.10) соблюдаются значит принятая скорость = 13 мс обеспечивает незаиливание водовода.
Потери напора во всасывающей линии определяются по формуле
где – сумма коэффициентов местных сопротивлений принимаемая в зависимости от вида сопротивления в соответствии с планом и профилем во всасывающей линии;
ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАНЦИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ ИЗ ПОВЕРХНОСТНОГО ИСТОЧНИКА
На водопроводные очистные сооружения вода поступает от НС-I. Сооружения рассчитываются на равномерную работу в течение суток.
Производительность станции очистки воды с учетом расхода на собственные нужды принята 6000 м3сут.
1 Анализ качества воды в источнике водоснабжения
Качество воды подаваемой на нужды поселка нормируется требованиями [7]. Показатели качества воды в источнике по заданию приведены в таблице 4. Там же выполнено сравнение качества воды в источнике с нормируемым и сделаны выводы о видах необходимой обработки воды.
Таблица 4 - Сравнение качества воды в источнике и по СанПиН.
Показатель качества воды
Концентрация веществ
Необходимая обработка воды
В источнике водоснабжения
Колиформные бактерии
Сопоставление показало что вода не соответствует требованиям питьевого стандарта по мутности цветности и коли-индексу поэтому необходимо осветление и обеззараживание воды. Очистка воды производится до значений не превышающих указанных в СанПиН [7].
2 Выбор технологической схемы и состава сооружений. Составление высотной схемы
На основании таблицы 4 и [4] выбрана технологическая схема которая включает в себя осветлители со взвешенным осадком и скорые фильтры. Обработка воды предусматривается с применением коагулянта и флокулянта.
На основании технологической схемы очистки воды составляем ее высотную схему. На ней указаны отметки уровня воды в сооружениях которые рассчитаны с учетом потерь напора в каждом сооружении и соединительных коммуникациях. Расчет ведется с наиболее низко расположенного сооружения – резервуара чистой воды.
Отметка воды в РЧВ определяется по формуле (4.1).
где - отметка земли у резервуаров чистой воды 55000.
Отметка воды в фильтре определяется по (4.2).
где - потери напора в скором фильтре принимаются 3м по [2];
– потери напора в трубопроводе от скорого фильтра до РЧВ принимаются 08м по [4].
Отметка воды в осветлителе определяется по (4.3)
где - потери напора в трубопроводе от скорого фильтра до осветлителя принимаются 05 м по [4].
Отметка воды в смесителе определяется по (4.4)
где - потери напора от смесителя до осветлителя принято 04 м по [4];
- потери напора в осветителе принимается 08 м по [4].
Подставим принятые значения в формулы (4.1 – 4.4).
– смеситель; 2 – осветитель со взвешенным слоем; 3 – скорый фильтр; 4 – РЧВ.
3 Проектирование и расчет оборудования реагентного хозяйства
3.1. Определение вида и дозы реагентов
Для осветления воды принимается коагулянт алюминия оксихлорид (ОХА) химическая формула . Объемная масса 1300 кгм3 содержание активного вещества 20% .
Доза коагулянта Дк в расчете на безводный продукт принимается:
– при обработке мутных вод по [8] - 30 мгл;
– при обработке цветных вод по формуле
где – цветность исходной воды град.
По формуле (4.5) определяем
Принимаем дозу коагулянта равной 30 мгл.
Расчет произведен для гранулированного сульфата алюминия (ГСА).
При применении ОХА доза коагулянта по сравнению с ГСА примерно в 3 раза меньше поэтому принимаем дозу коагулянта равной 10 мгл.
Для интенсификации процесса коагуляции применяем флокулянт Праестол 650 доза которого назначается по рекомендациям [8] и равна 04 мгл. Флокулянт вводится в обрабатываемую воду после коагулянта с разрывом по времени в 2 минуты.
Доза подщелачивающего реагента принимается по формуле (4.6).
где – коэффициент равный для извести (по CaO) 28;
– доза коагулянта принятая 10 мгл;
–эквивалентная масса коагулянта для 174 мгмг-экв;
– минимальная щелочность воды равная 16 мг-экв л.
Получено отрицательное значение дозы щелочи поэтому подщелачивание не требуется.
3.2 Расчет коагулянтного хозяйства
Принимаем схему с мокрым хранением коагулянта так как его поставка осуществляется в жидком виде.
Из растворных баков раствор коагулянта концентрацией 20% перепускается в расходные баки где разбавляется до рабочей концентрации 4%. Из расходных баков раствор коагулянта подается в смеситель насосом-дозатором.
Суточный расход реагента определяется по формуле (4.7)
где α – содержание активного вещества в реагенте для ОХА составляет 20%.
Минимальный запас коагулянта должен составлять 15 суток следовательно при расходе 300 кгсут минимальный запас составит 4500 кг.
В пересчете на объем требуемый минимальный запас коагулянта при объемной массе 1300 кгм3 и массе 4500 кг равен 35 м3 (3500 л).
Так как коагулянт поставляется в жидком виде в пластиковых еврокубах объемом 1000 л (срок хранения полгода с даты изготовления) всеми видами транспорта при поставке коагулянта принимаем 4 бака объемом 1000 л. Запас коагулянта 500 л (на 2 суток).
Объем растворных баков определяем из расчета 22 м³ на 1 т товарного коагулянта.
В результате суммарная емкость баков равна Wраств-хран=2245 =99 м3.
Число растворных баков принимается равным 4 с объемом каждого-25 м3.
Баки цилиндрической формы: диаметр бака 16 м высота – 13 м. Баки закрытого типа из кислотостойкого пластика.
Емкость каждого расходного бака определяется по формуле
где bрасх - концентрация раствора в расходных баках равная- 4%.
Принимаем 2 расходных бака цилиндрической формы: диаметр – 1 м высотой – 08 м.
Производительность насоса дозирования и перекачки раствора коагулянта в смеситель определяется по формуле
Производительность насоса составит
Для подачи коагулянта в смеситель принимаем два насоса-дозатора марки DME-60 фирмы «Grundfos» (один рабочий один резервный). Мощность двигателя 007 кВт. Габаритные размеры 444×198×331 мм масса 114 кг.
3.3 Расчет флокулянтного хозяйства
Флокулянт – Праестол 650 поставляется на станцию очистки воды в виде порошка хранится в таре и растворяется в баках с механическими мешалками и гидравлической циркуляцией. Доза флокулянта принята Дф – 04 мгл. Хранение и растворение флокулянта производится в одном помещении.
Суточный расход реагента определяется по формуле
где α – содержание активного вещества в реагенте для ПАА составляет 50%.
Для растворения полиакриламида используется полимерный бак объемом 500 л с электромешалкой DMX фирмы «Grundfos» с мощностью двигателя 025 кВт. Диаметр бака 800 мм высота 1200 мм. Раствор перемешивается крыльчатыми мешалками с электроприводом с частотой вращения 1500 обмин и подается в расходные баки центробежным насосом.
Производительность насоса дозирования и перекачки раствора флокулянта в смеситель по формуле (4.9) равна
Для подачи флокулянта в смеситель принимаем два насоса-дозатора DMX 25-3 фирмы «Grundfos» с мощностью двигателя 009 кВт (один рабочий один резервный). Габаритные размеры 330×175 ×319 мм.
4 Выбор и расчет смесителя
В проекте принимаем вихревой смеситель. Угол между стенками днища составляет 40 для сползания осадка.
Производительность станции 6000 м3сут. Производительность одного отделения смесителя составляет 3000 м3сут = 125 м3ч = 35 лс.
Диаметры трубопроводов приняты по расходу 35 лс и рекомендуемым скоростям по [4]: подающего 180 мм отводящего – 200 мм переливного также 200 мм.
Стороны нижнего сечения смесителя приняты равными – 200×200 мм из условия подсоединения подводящего трубопровода.
Площадь верхнего сечения конуса
где – производительность смесителя 125 м3ч;
– скорость восходящего потока принятая 40 ммс.
По формуле (4.10) площадь верхнего сечения конуса равна
Размеры верха пирамидальной части смесителя приняты равными 1000×1000 мм.
Высота пирамидальной части смесителя
где – сторона нижнего сечения смесителя 200мм;
- сторона верха пирамидальной части смесителя 1000мм;
- угол между стенками днища для сползания осадка равный 40.
По формуле (4.11) высота пирамидальной части смесителя равна
Высота верхней части с вертикальными стенками принята равной 12 м.
Конструктивный объем смесителя
Время пребывания воды в смесителе определяется по формуле (4.13)
т. е. находится в рекомендованных пределах [4].
Суммарная высота смесителей с учетом строительной высоты 200 мм составляет 2500 мм.
Площадь водосборного лотка
где – скорость воды в лотке принятая 06 мс
Принят лоток высотой 300 мм и шириной 200 мм. Сбор воды в лоток производится через отверстия размером 200×150 мм.
Водосборный канал во избежание подсоса воздуха выполняется глубиной 1000 мм ширина его принимается 500 мм с учетом возможности чистки и размещения сетки.
Рисунок __ – Расчетная схема вихревого смесителя
5 Расчет осветлителя со взвешенным осадком
В проекте принят осветлитель коридорного типа со взвешенным осадком с вертикальным центральным осадкоуплотнением.
Определяются суммарные площади коридоров осветления
и отделения осадка м2 по формулам
где – расчетный расход воды = 250 м3ч;
– коэффициент распределения воды между зоной осветления и зоной отделения осадка принятый по [4] равным 08;
– скорость восходящего потока воды в зоне осветления по [4] принимаемая 08 ммс;
Общая площадь осветлителей м2 состоящих из двух боковых коридоров осветления воды и осадкоуплотнителя в каждом определяется по формуле
Принимается 2 рабочих осветлителя Nраб и один резервный площадь одного осветлителя
Принимается ширина каждого коридора осветления
= 2 м и определяется длина осветлителя по формуле
Ширина осадкоуплотнителя
где Fотд – площадь отделения осадка одного осветлителя;
lос – длина осветлителя.
Принимаем ширину осадкоуплатнителя 085 м.
Толщина внутренних перегородок осветлителя принимается 02 м.
Общая ширина осветлителя м определяется по формуле
Полная высота осветлителя м определяется по формуле
где – высота зоны осветления принимается равной 25 м;
– высота слоя взвешенного осадка от места перехода наклонных стенок в вертикальные принимается 1 м;
– высота пирамидальной части осветлителя определяемая по (4.22);
– дополнительная высота осветлителя предназначенная для возможного повышения уровня воды в период промывки одного фильтра при числе фильтров менее 6 равная 02м.
Высота пирамидальной части осветлителя м
где a – ширина коридора понизу принимается 03 м;
– угол между наклонными стенками коридора осветления принят равным 60 0.
В результате высота пирамидальной части
Полная высота осветлителя составит
В коридорах приняты распределительные коллекторы телескопической формы с уменьшающимся диаметром. Принята труба состоящая из трех участков длиной по 4 м. Первый по ходу воды участок рассчитывается на полный расход поступающий в коридор осветлителя второй – на 23 а последний – на 13 расхода. Расчет труб приведен в таблице 5.
Отверстия в коллекторе принимаются диаметром 25 мм и располагаются под углом 45 0 вниз в шахматном порядке. Скорость выхода воды из отверстий принята 15 мс. Общее число отверстий в распределительном коллекторе равно 28 расстояние между ними – 043 м.
Площадь осадкоотводящих окон с каждой стороны осадкоуплотнителя
где – расход отводимого избыточного осадка м3с определяемый по формуле
– скорость движения осадка в окнах принята 10 ммс т. е. 001 мс;
Общая длина окон м с каждой стороны осадкоуплотнителя при
высоте окна hок принятой 02 м определяется по формуле
Принимается 5 окон шириной 04 м с каждой стороны осадкоуплотнителя расположенных выше слоя взвешенного осадка.
Требуемый объем зоны накопления и уплотнения осадка м3 определяется по формуле
где – содержание взвешенных веществ поступающих с водой в осветлитель мгл которое вычисляется по формуле
где – мутность исходной воды 80 мгл;
– коэффициент учитывающий количество взвеси поступающее вместе с коагулянтом принимается 05 для сульфата алюминия;
– доза коагулянта принятая 10 мгл;
– цветность воды равная 50 градусов;
– мутность воды после осветлителя мгл принимается 12 мгл;
– время уплотнения осадка при отсутствии сгустителя принимается 6 ч;
– средняя концентрация осадка в уплотнителе принята по [4] 12000 мгл;
Фактический объем зоны уплотнения осадка м3 располагается в нижней части осадкоуплотнения на 05 м ниже окон и находится как сумма трапецеидальной и прямоугольной призм по формуле
где – ширина днища осадкоуплотнителя принятая 03 м;
α – угол наклона стенок пирамидальной части уплотнителя к вертикали принятый 350;
Время фактического нахождения осадка определяется по формуле
Расход воды с осадком через трубу м3ч составит
где – время сброса осадка принятое 03 ч;
Для удаления осадка из осадкоуплотнителя без остановки его работы принимается труба диаметром 150 мм с диаметром отверстий 20 мм с шагом 03 м. Суммарная площадь отверстий при скорости входа в них 2 мс составляет 0009 м2. Площадь одного отверстия - 00003 м2 количество - 30шт.
Трубопровод сбора осветленной воды в осадкоуплотнителе осуществляется двумя дырчатыми трубами длиной - 11м диаметром 125 мм. Суммарная площадь отверстий при скорости входа в них 05 мс составляет 0005 м2. При площади одного отверстия 000018 м2 их количество в трубе составит 28 штук расстояние между отверстиями - 02 м.
Расход воды по одному желобу определяется по формуле
Ширина желоба определяется по формуле
Глубина желоба определяется по формуле
Таблица 5 - Определение основных трубопроводов осветлителей
Подача воды на все осветлители
Окончание таблицы 5
Подача воды на один осветлитель; отвод осветленной воды на фильтры
Водораспределительный коллектор:
Отвод осветленной воды из осадко-уплотнителя
Сброс осадка из осветлителя
– желоба для сбора осветленной воды; 2 – трубопровод распределения воды; 3 – осадкоприемные окна; 4 – трубы для принудительного отбора осветленной воды; 5 – труба для сбора осадка; 6 – отвод воды на фильтры
6 Расчет скорого фильтра
В качестве второй ступени очистки принимаются однослойные скорые безнапорные фильтры.
Расчетные параметры загрузки принимаются по [8]:
фильтрующий материал – дробленый гранодиорит;
высота слоя загрузки –1800 мм;
размер зерен 08-20 мм;
эквивалентный диаметр 10 – 12 мм;
скорость фильтрования: при нормальном режиме – 8 мч;
при форсированном режиме – 12 мч;
интенсивность промывки водой – 16 лс м2;
продолжительность промывки водой – 6 мин;
относительной расширение загрузки – 25%.
Рассчитываем общую площадь фильтров по формуле
где Q – полезная производительность станции очистки воды равная 6000 м3сут;
- продолжительность работы станции в течение суток равная 24ч;
- расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме 8 мч;
– число промывок каждого фильтра в течение суток при нормальном режиме принято равным 2;
– интенсивность промывки принимаемая по [8] 16 лс·м2;
– продолжительность промывки фильтра принятая по [8] 6 мин;
- время простоя фильтра в связи с водяной промывкой принятое по [3] 033 ч.
Площадь фильтров составит
Число фильтров определяется по формуле
Принимается 4 рабочих фильтра так как производительность станции очистки более 1600 м3сут.
Проверка скорости фильтрования при форсированном режиме (когда один или два фильтра выключены на ремонт)
где – количество фильтров выключенных на ремонт = 1 на станциях с количеством фильтров до 20.
Скорость фильтрования при форсированном режиме равна
Площадь одного фильтра равна
Принимаем размер одного фильтра 30 × 30 м.
Применяем конструкцию фильтра с боковым каналом (карманом).
Определяем высоту фильтра которая складывается из высот:
фильтрующего слоя. Принимается по [4] H =18 м.
поддерживающего слоя. Принимается по [4].
Поддерживающий слой состоит из четырех слоев с разной крупностью фракций которая уменьшается снизу вверх:
– зерна крупностью 40 – 20 мм: по [4] верхняя граница слоя находится на уровне верха распределительной трубы т.е. от низа фильтра на расстоянии 400 мм;
– зерна крупностью 20 – 10 мм: высота слоя принимается равной 150 мм;
– зерна крупностью 10 – 5 мм: высота слоя принимается равной 150 мм;
– зерна крупностью 5 – 2 мм: высота слоя принимается равной 100 мм;
Полная высота поддерживающего слоя
0 + 150 + 150 + 100 = 800 мм = 08 м
) слоя воды над поверхностью загрузки принимается 2 м;
) строительной высоты (расстояние от максимального уровня воды до верха стенки фильтра) 03 м.
Общая высота фильтра
Н =18м+08м+20м+03м = 49 м.
Расход воды для промывки фильтра определяется по формуле
Принят диаметр коллектора равный 400 мм при скорости движения воды в нем 103 мс и гидравлическом уклоне 000362.
Длина труб ответвлений определяется по формуле
Число ответвлений равно
Расход промывной воды по одному ответвлению
Принят диаметр труб ответвлений равный 60 мм при скорости движения воды в них 187 мс и гидравлическом уклоне 01188.
Коллектор расположен в центре фильтра поэтому ответвления должны быть расположены с двух сторон под прямым углом строго горизонтально. Расстояние от низа труб до дна фильтра принимается 165 мм. В ответвлениях устраиваются отверстия d0 диаметром 10 мм располагаемые в два ряда в шахматном порядке под углом 450 книзу от вертикали. Общая площадь отверстий принята 035% от площади фильтра их число в фильтре no определяется
Число отверстий в ответвлении одного фильтра
Принимается общее количество отверстий равное 384На каждое из 20 ответвлений приходится 20 отверстий.
Расстояние между осями отверстий м определяется по формуле
Отверстия размещаются в два ряда через 120 мм.
Ширина желобов определяется по формуле
где – расход воды по желобу в м3с;
– отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины принятое = 15;
- коэффициент принимаемый равным 2 для желоба с полукруглым лотком.
Расход воды по желобу определяется по формуле
где – число желобов.
По формуле (4.44) ширина желоба равна
Кромки желоба над фильтрующей загрузкой должны находиться на расстоянии
где – высота фильтрующего слоя в м принятая равной 18;
– относительное расширение фильтрующей загрузки при промывке по [2] принимается 25 %.
Расстояние от дна желоба до канала
где – расход воды по каналу в м3с равный ;
– ширина канала в м принимается равной 07 м;
Определение потерь напора в фильтре при помывке.
Потери напора м в дренажной системе большого сопротивления
где – фактическая скорость в начале распределительного коллектора равная 118 мс;
– фактическая скорость в ответвлениях дренажа принимается 187 мс;
– коэффициент сопротивления который определяется по формуле
где – отношение суммы площадей отверстий в ответвлениях к площади поперечного сечения коллектора определяемое по формуле
Потери напора в поддерживающих слоях находим по формуле
Потери напора в фильтрующем слое определяются как
где a и b – параметры равные соответственно 076 и 0017;
Общие потери напора в фильтре при промывке составят
= 224 + 028 + 186 = 44 м.
Для промывки фильтров используется промывной насос.
Необходимый напор насоса равен
где – геометрическая высота подъема воды от минимального уровня в РЧВ до кромки желобов фильтра м определяемая по формуле (4.56);
– потери напора в фильтре при промывке равные 44 м;
– потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах насоса от РЧВ до самого удаленного фильтра при промывке равны 107 м.
Отметка кромки желобов фильтра определяется по формуле
где - отметка верха воды в фильтре равная 60000;
– высота слоя воды принятая равной 2 м;
– высота желоба равная 075м.
Тогда отметка кромки желобов фильтра
Минимальный уровень воды в РЧВ
где - отметка верха воды в РЧВ равная 56000.
Геометрическая высота подъема воды от минимального уровня в РЧВ до кромки желобов фильтра
По формуле (4.53) необходимый напор промывного насоса равен
Производительность промывного насоса определяем по формуле
По формуле (4.57) производительность насоса равна
По рассчитанному расходу и напору подбираем промывной насос марки SCP 150350HA фирмы «Wilo» габаритными размерами 1800×750×823 мм. Мощность электродвигателя 55 кВт. Вес насосного агрегата 1185 кг. Кроме рабочего устанавливается один резервный насос.
– корпус фильтра; 2 – боковой канал; 3 – водосборные желоба; 4 – фильтрующая зернистая загрузка; 5 –гравийные поддерживающие слои; 6 – коллектор трубчатого дренажа большого сопротивления; 7 – ответвления трубчатого дренажа; 8 – сбор отфильтрованной воды; 9 – сбор промывной воды.
Рисунок __ – Скорый безнапорный фильтр
7 Обработка промывных вод фильтровальных сооружений
В качестве сооружений обработки промывных вод приняты резервуары-усреднители.
Объем резервуара-усреднителя рассчитывается на одну промывку по формуле
где – интенсивность промывки фильтра равная 16 лс·м2;
t – продолжительность промывки 6 мин;
f – площадь одного фильтра 9м2.
По объему Wосв определяется размеры усреднителя: длина 52м ширина 5м высота 2м. Высота защитной зоны принимается 03 м.
Число усреднителей определяется по формуле
где N – число фильтров на станции равное 4 шт.;
t – период пребывания промывных вод в усреднителе 6 ч;
nпр – число промывок каждого фильтра в течении суток равное 2;
Тсут – продолжительность работы станции в течении суток 24ч.
Принимается 3 резервуара - усреднителя.
Расход осветленной воды подаваемый от усреднителей в голову сооружений станции
где – часовая производительность водопроводной станции равная 250 м3ч.
Время откачки осветленной воды из отстойника
Производительность насоса возврата осветленной воды на фильтры
где t3 – время откачки осветленной воды из отстойника принято 21 ч.
Требуемый напор насосов промывной воды
где - отметка верха воды в смесителе равная 61800 м;
- отметка дна усреднителя равная
– потери напора от усреднителя до смесителя равные 269 м.
По требуемому напору и расходу подбираем насос марки NL 50125 фирмы Wilo. Подача насоса 25 м3ч напор 13 м. Мощность электродвигателя 22 кВт. Габариты насосного агрегата 905×320×292.140 кг.
Для отвода осадка из резервуара-усреднителя принимается насос марки СД1610 с частотой вращения 1500 обмин. Мощность электродвигателя 15 кВт. Габариты насосного агрегата 980x331x440 мм.агрегата 150 кг. Кроме рабочих принимается по одному резервному насосу.
Осадок откаченный из резервуаров-усреднителей подвергается обезвоживанию. В качестве сооружений для обезвоживания осадка принимаются шнековые обезвоживатели ES-301 фирмы AMCON. Размеры обезвоживателя 3295*995*1850. Вес установки 750 кг. Мощность одной установки 08 кВт. Два рабочих и один резервный.
– Насос NL 50125; 2 – насос СД 1610
8 Проектирование и гидравлический расчет технологических трубопроводов станции очистки воды
Таблица 6 - Гидравлический расчет
Наименование трубопроводов и каналов
От НС-1 до смесителя
От смесителя до осветлителя
От осветлителей до фильтров
Подача промывной воды от РЧВ до фильтров
Отвод промывной воды
Вывод: расчетные потери меньше ранее принятых в пункте 4.2 следовательно уточнять высотную схему не требуется.
9 Компоновка водоочистных сооружений
Технологические сооружения и вспомогательные помещения располагаются в одном здании.
Осветлители и фильтры размещаются в одном зале напротив друг друга. Группируются сооружения и оборудование реагентного хозяйства склад реагентов примыкает к реагентному хозяйству. В складах устраиваются ворота для автотранспорта предусматривается грузоподъемное оборудование.
Объемно-планировочное решение станции основывается на высотной схеме.
Этажи вспомогательных помещений и зала осветлителей и фильтров соединяются самостоятельными лестницами. Лестницы имеют уклон 13 ширина марша 1 метр.
В конструктивном отношении здание станции водоочистки проектируется каркасным. Колонны квадратного сечения 40х40см. Шаг колонн прямоугольного в плане здания принимается 6 м пролет - 24м. Стены выполняются железобетонными. Здание двухэтажное оборудуется приточно-вытяжной вентиляцией естественным и искусственным освещением отоплением хозяйственно-питьевым водопроводом хозяйственно-бытовой канализацией.
Вспомогательные помещения – административные лаборатории кладовые бытовые – перечень и минимальная площадь которых принята по [4] размещаются в отдельном блоке.
Химическая лаборатория - 30м2
Бактериологическая лаборатория автоклавная - 20 м2
Средоварочная и моечная - 10 м2
Помещение для хранения посуды и реактивов - 10 м2
Местный пункт управления - 10 м2
Комната для дежурного персонала - 10 м2
Контрольная лаборатория - 10 м2
Кабинет начальника станции - 6 м2
Мастерская для текущего ремонта мелкого оборудования и приборов – 10м2.
СТАНЦИЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ
Обеззараживание воды производится гипохлоритом натрия.
Раствор гипохлорита натрия является чистым и малотоксичным продуктом (класс опасности - 4) по сравнению с жидким хлором и имеет высокую эффективность обеззараживания. Данная технология обеспечивает глубокую дезинфекцию резервуаров чистой воды а так же трубопроводов.
Гипохлорит натрия получается на станции путем электролиза поваренной соли класса «Экстра».
Необходимое количество соли определяется по формуле
где – расход соли для получения 1 кг хлора принимается 10 кг;
– суточный расход хлора который определяется по формуле
где – доза хлора равная 2 мгл по [4];
– производительность очистной станции равная 6000 м3сут.
Требуемое количество соли
Для запаса в 15 суток необходимо 1800 кг соли (36 мешков по 50 кг или 2 биг-бэга по 1000 кг).
Объем баков-сатураторов для получения концентрированного раствора соли определяется по формуле
где – время на которое делается запас соли принимается 48 ч;
– плотность соляного раствора принята 12 тм3;
– концентрация насыщенного раствора соли принята 25 %.
Емкости для хранения насыщенного раствора соли (баки-сатураторы) выполняются из химически стойкого полимера и имеют форму цилиндра с размерами: диаметр - 800 мм высота - 1600 мм.
Принимаются один рабочий и один резервный баки-сатураторы.
Для перекачки раствора соли 25%-го из сатураторов в электролизеры применяются мембранные насосы-дозаторы DMX 4-10 фирмы Grundfos производительностью от 0 до 4 лч один рабочий и один резервный. Габаритные размеры 275×175×319 мм.
Для разбавления 25%-го раствора перед подачей на электролизер вводится умягченная вода.
Количество электролизеров определяется по формуле
где qэ – производительность электролизера по активному веществу принята для ЭН 5 равной 5 кгсут.
Принимается три рабочих и один резервный электролизеры.
Полученный путем электролиза гипохлорит натрия поступает самотеком в баки-накопители.
Емкость бака-накопителя гипохлорита натрия определяется по формуле
где – время на которое делается запас раствора принимается 48 часов;
– концентрация раствора в баке-накопителе принимается 8%.
Принимаются один рабочий и один резервный баки-накопители гипохлорита натрия диаметром 1900 мм и высотой 1800 мм.
Каждый бак-накопитель снабжен патрубком выброса водорода в атмосферу и патрубком для подачи гипохлорита натрия на обеззараживание воды. В технологических помещениях по производству гипохлорита натрия устанавливаются системы газовой индикации контролирующие наличие водорода.
Ввод готового гипохлорита натрия перед РЧВ осуществляется мембранными насосами-дозаторами DMX 27-10 фирмы Grundfos производительностью от 16 до 27 лч. Габаритные размеры 275×175×319 мм.
Гипохлорит натрия смешивается с очищенной водой после станции очистки воды из поверхностного источника в смесителе установленном на трубопроводе.
Здание электролизной в конструктивном отношении проектируется каркасным. Колонны квадратного сечения 30х30см. Шаг колонны прямоугольного в плане здания принимается 6 м. Пролет определяется стандартным размером балок и ферм перекрытия и принимается 9 м. Стены выполняются железобетонными. Здание двухэтажное. Высота этажей 3 м.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ
Магистральные трубопроводы проложены вдоль проезжих частей поселка исходя из возможности подачи воды промышленным предприятиям кратчайшим путем обеспечивая при этом жилые массивы. Магистрали соединяются перемычками для возможного перераспределения расходов воды при изменении режимов водопользования или авариях. Трассировка осуществлена таким образом что магистрали и перемычки представляют собой кольцевую сеть с тупиковыми участками имеющую 5 колец 11 узлов и 18 участков (включая тупиковые участки №16 17 и водовод от НС-2 (№18)).
Водонапорная башня установлена в конце сети на расстоянии 60 м от точки присоединения водоводов (узел III) к сети в самой высокой точке поселка (отметка земли 80000). Материал труб кольцевой сети и напорных водоводов – высокопрочный чугун с шаровидным графитом (ВЧШГ).
2 Гидравлический расчет водопроводной сети
Водоводы и магистральная сеть представляют собой единую гидравлическую систему и рассчитываются совместно на следующие расчетные случаи:
- максимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления. По данным этого расчета назначаются диаметры участков водопроводной сети и водоводов определяется высота водонапорной башни;
- минимальный часовой расход в сутки максимального водопотребления (максимальный транзит воды в водонапорную башню). По данным этого расчета назначается напор насоса НС-2 и проверяется не превышает ли давление в магистральной сети максимально допустимое (06 МПа);
- максимальный часовой расход с одновременной подачей расчетного расхода воды на пожаротушение. По данным этого расчета назначается напор пожарного насоса.
2.1 Расчет для часа максимального водопотребления
За час максимального водопотребления принимаем промежуток времени между 13-м и 14-м часом.
Водоразбор q = 340 м³ч = 945 лс;
Водопотребление населением qх-п = 226 м³ч =628 лс;
Водопотребление ПП qпп = 50 м³ч = 139 лс;
Водопотребление котельной qк = 24 м³ч = 67 лс;
Водопотребление ЖДХ qждх = 40 м³ч = 111 лс.
Поступление воды в сеть:
из водонапорной башни qвб = 60 м³ч =165 лс;
от НС-2 q = 281 м³ч = 78 лс.
Узловые расходы лс определяются по формуле
где – сосредоточенные узловые расходы ;
– путевые расходы определяются по формуле
где - удельный путевой расход л с·км определяемый по формуле
– суммарная длина участков прилегающих к данному узлу км;
где l прив. – расчетная длина всех участков сети км.
Результаты расчета узловых расходов в час максимального водопотребления сведены в таблицу 7.
Проверка условия Σqузл=qнс+qвб
5 =945 условие выполняется.
Таблица 7 - Результаты расчета узловых расходов в час максимального водопотребления
Рисунок __ - Предварительная расчетная схема сети на час максимального водопотребления
2.2 Расчет для часа минимального водопотребления
За час минимального водопотребления принят промежуток времени между 16-м и 17-м часами.
Водоразбор q = 230 м³ч = 639 лс.
Водопотребление населением qх-п = 152 м³ч = 422 лс.
Водопотребление ПП qпп = 10 м³ч = 28 лс;
Водопотребление котельной qк = 36 м³ч = 10 лс;
Водопотребление ЖДХ qждх = 32 м³ч = 89 лс.
из сети в водонапорную башню q=51 м³ч =141 лс;
Удельный путевой расход л с · км
Проверка условия qнс = Σqузл +qвб:
=78 условие выполняется.
Таблица 8 - Результаты расчета узловых расходов в час минимального водопотребления
Предварительная расчетная схема на час минимального водопотребления приведена на рисунке __.
Рисунок __ - Предварительная расчетная схема сети на час минимального водопотребления
2.3 Расчет для часа максимального водопотребления при возникновении пожара
Расчетная схема для пожара в час максимального водопотребления выполняется на основе первой расчетной схемы. К уже рассчитанным узловым расходам добавляются расходы на пожаротушение.
При 10000 жителях в поселке расчетное количество одновременных пожаров равно 1 расход воды на пожар равен 15 лс. Разбор воды на пожаротушение назначается в узле IV водопроводной сети так как он расположен на возвышенных точках местности вблизи котельной.
Производительность пожарных насосов лс определяется по формуле
где – суммарное водопотребление в час максимального водопотребления по ведомости водопотребления лс;
– расход воды на пожаротушение лс.
Предварительная расчетная схема сети на максимальный часовой расход с одновременной подачей воды на пожаротушение показана на рисунке __.
Рисунок __ - Предварительная расчетная схема сети на максимальный часовой расход с одновременной подачей воды на пожаротушение
3 Гидравлическая увязка водопроводной сети
Первоначально назначенные расчетные расходы воды на участках не соответствуют истинным поэтому сеть должна пройти гидравлическую увязку.
При гидравлической увязке устанавливается истинное потокораспределение на участках кольцевой сети при заданном водопотреблении и назначенных диаметрах и определяются действительные потери напора на всех участках. Расчет выполнен на ПЭВМ по программе «Waternet 8».
Результаты по расчетным случаям приведены в таблицах 9 10 11.
Таблица 9 - Результаты гидравлического расчета сети на час максимального водопотребления
Таблица 10 - Результаты гидравлического расчета сети на час минимального водопотребления
Окончание таблицы 10
Таблица 11 - Результаты гидравлического расчета сети на максимальный часовой расход с одновременной подачей воды на пожаротушение
По итогам гидравлического расчета выполняем окончательные расчетные схемы сети на все расчетные случаи (рисунки __ __ __).
Рисунок __ - Окончательная расчетная схема сети на час максимального водопотребления
Рисунок __ - Окончательная расчетная схема сети на час минимального водопотребления
Рисунок __ - Окончательная расчетная схема сети на максимальный часовой расход с одновременной подачей воды на пожаротушение
4 Обработка и анализ результатов гидравлического расчета
По результатам гидравлического расчета на час максимального водопотребления определяется высота водонапорной башни.
Для шестиэтажной застройки свободный напор м определяется по формуле
Отметка дна бака определяется по формуле
где ZА – отметка земли в диктующей точке (узел VII) 64900 м;
ΣhВБ-А – сумма потерь напора по результатам гидравлического расчета на час максимального водопотребления от башни до диктующей точки А.
Высота ствола башни м определяется по формуле
где - отметка земли в точке размещения водонапорной башни 80000.
Высота ствола башни
Объем бака определяется по формуле
где Wр - регулирующий объем;
Wпож - пожарный запас обеспечивающий десяти минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров:
где qпож.вн и qпож.нар – расходы воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожаров.
В связи с отсутствием данных о наличии в здании внутренних систем пожаротушения соответствующий расход не учитывается.
По формулам (6.10) и (6.11) назначаются конструктивные размеры бака
5 Конструирование водовода и водопроводной сети
Предусмотрена подземная прокладка водовода. Водовод длиной 700 м в две нитки выполняется из труб ВЧШГ (по ГОСТ Р ИСО 2531-2008) диаметром 200 мм.
Водопроводная сеть с глубиной заложения – 28 м считая до низа трубы
Как определили глубину заложения. Надо обосновать
выполняется из труб ВЧШГ диаметром 100 150 и 200 мм. Соединение труб раструбное с резиновыми манжетами для герметизации стыков. Трубы укладываются с уклоном соответствующим уклону земли но не менее 0001. На водопроводной сети предусмотрены пожарные гидранты московского типа с внутренним диаметром 125 мм устанавливаемые на чугунные фасонные части с пожарными подставками размещенные вдоль автодорог вблизи объектов пожаротушения. В жилой зоне расстояния между гидрантами назначены не более 150 метров.
Для обеспечения нормальной эксплуатации и ремонта водопроводная сеть разделена на ремонтные участки ограниченные задвижками. Задвижки приняты параллельные с выдвижным шпинделем. Границами ремонтных участков являются узлы разветвления магистральных трубопроводов места подключения крупных потребителей. На ремонтном участке располагается не более пяти пожарных гидрантов. Все соединительные элементы стандартные. В колодцах предусматриваются вантузы для впуска воздуха в верхних точках участка и выпуски – в низких точках.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ВТОРОГО ПОДЪЕМА
Подача воды в сеть населенного пункта производится из резервуаров чистой воды насосной станцией второго подъема (НС-2).
Режим работы станции – двухступенчатый согласно графика на рисунке 2.
Расчетная подача насосов при нормальном режиме эксплуатации:
для первой ступени Qнсm
для второй ступени Qнсmax – 281 м3ч.
Для случая подачи воды и одновременного пожаротушения с хозяйственно-питьевым расходом
Qнспож = Qнсmax + Qпож (7.1)
где Qпож – расчетный часовой пожарный расход.
Qпож =qпож · nпож (7.2)
где qпож – расчетный расход на тушение одного пожара равный 15 лс;
nпож – расчетное количество пожаров равное 1.
Qпож =15·1·36=54 м3ч.
Qнспож = 281+54=335 м3ч.
Наибольшие напоры насосов необходимы при аварии на водоводе поэтому авария на одной из ниток напорного водовода рассматривается в проекте. В период ликвидации аварии допускается снижение подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды не более чем на 30%.
Расчетная подача насосов при аварии на водоводе находится по формуле
Qнсав = 07·Qнсmax (7.3)
Qнсав = 07·281=1967 м3ч.
1 Расчет всасывающих и напорных линий НС-2
Для обеспечения бесперебойности работы насосной станции количество всасывающих водоводов принимается равное двум. Расчетный расход каждого из водоводов вычисляется исходя из возможности отключения одной из ниток при пропуске максимальной подачи насосной станции и определяется по формуле
где nвс – число всасывающих водоводов.
Количество напорных водоводов принято два. Расчетный расход для каждого водовода вычисляется без учета отключений одной нитки и определяется по формуле
где nнап – число напорных водоводов.
Рассчитываем диаметр всасывающего трубопровода dвс по формуле
где – скорость подачи воды в трубопроводе 1 мс.
Принимаем диаметр всасывающих водоводов равным 300 мм.
Рассчитываем диаметр напорного трубопровода dнап по формуле
где V – скорость подачи воды в трубопроводе 15 мс.
Принимаем диаметр напорных водоводов равным 200 мм.
Удельное сопротивление А для всасывающих и напорных трубопроводов:
при диаметре труб 300 мм составит 0662 (см3)2.
при диаметре труб 200 мм составит 515 (см3)2.
Материал всасывающих и напорных трубопроводов – сталь.
Гидравлическое сопротивление всасывающего и напорного трубопроводов определяется о формуле
Sвс (нап) = Авс (нап) lвс (нап) (7.8)
где l – длина всасывающего и напорного трубопроводов м.
Sвс = 0662·20 = 1324 с2м5;
Sнап = 515·700 = 3605 с2м5.
2 Определение расчетных напоров насосов второго подъема
Рассматривается система с водонапорной башней в середине сети.
Расчетный напор насоса для нормального режима работы при максимальной подаче
где отметка земли в диктующей точке 64900;
отметка нижнего уровня воды в РЧВ 52000;
- свободный напор равный 30 м;
потери напора в коммуникациях насосной станции 1 м;
расчетный расход воды для максимальной ступени работы НС-2 равный 78 лс=0078 м3с;
количество всасывающих линий 2 шт.;
количество напорных линий 2 шт.;
- потери напора в сети от места присоединения водовода (узел I) до диктующей точки (узла VII) по гидравлическому расчету 99 м (таблица 9);
и гидравлическое сопротивление трубопроводов м·(см3)2.
Для насоса второй ступени напор составит
В часы минимального водопотребления расчетный напор определяется по формуле
где - отметка в точке размещения водонапорной башни 80000;
- высота бака башни 54 м;
высота ствола башни 248 м;
расчетный расход воды для минимальной ступени работы НС-II равный 558 лс=00558 м3с;
- потери напора от места присоединения водовода (узла I) до водонапорной башни 167 м (таблица 10).
Для насоса первой ступени напор равен
При подаче одновременно пожарного и хозяйственно-питьевого расходов расчетный напор определяется по формуле
где - отметка земли в точке расположения пожара (узел IV) 70000;
- минимальный статический пожарный напор 1000 м;
- расчетный расход воды для максимальной ступени работы НС-2 с одновременным пожаротушением равный 93 лс=0093 м3с;
- потери напора в трубопроводах сети от места присоединения водовода (узел I) до точки пожара 2842 м (таблица 11).
Напор в режиме пожаротушения равен
При аварии на одной нитке водовода расчетный напор определяется по формуле
Расчетный напор при аварии на водоводе равен
3 Подбор насосов и анализ их работы в системе водоснабжения
По расчетным параметрам Q и H определенным ранее по каталогу фирмы «Wilo» производится подбор насосов двустороннего входа (типа SCP).
Для работы в нормальном режиме приняты:
насос первой ступени SCP 125470 HA-754 с диаметром рабочего колеса 475 мм и частотой вращения 1450 обмин масса насосного агрегата 1343 кг. Данный насос обеспечивает необходимые параметры для аварийного режима работы насосной станции;
насос второй ступени назначается такой же как и для первой ступени но с изменением частоты вращения рабочего колеса за счет частотного преобразователя. Частота вращения рабочего колеса 1270 обмин
для режима пожаротушения подобран насос SCP 150580HA-1104 с диаметром рабочего колеса 470 мм и частотой вращения равной 1450 обмин масса насосного агрегата 1875 кг.
Параметры работы насосов в характерных режимах приведены в таблице 12.
Таблица 12 – Параметры работы насосов в характерных режимах
Режим работы насосной станции
Параметры работы насосов
Нормальный максимальный
SCP 125470HA-754 D=475 мм n=1450 обмин
Нормальный минимальный
SCP 125470HA-754 D=475 мм
SCP 150580HA-1104 D=470 мм
График совместной работы насосов и трубопроводов приведен на рисунке __.
Насосы и электрооборудование устанавливаются на фундаментной плите заводского изготовления. Расстояние от края рамы до крепежных болтов принимаем 50 мм. В плите сопряжения фундаментов с полом устраиваем осадочные швы. Окончательная высота фундамента всех агрегатов определяется после составления схемы коммуникации внутри насосной станции.
Рисунок __ – Монтажная схема насосных агрегатов SCP 125470HA
Рисунок __ – Монтажная схема насосного агрегата SCP 150580HA
5 Определение отметок оси насосов и пола насосной станции
В насосной станции 2-го подъема насосы устанавливаются под залив.
При установке под залив отметка верха насоса принимается ниже минимального расчетного уровня воды в РЧВ на 05 м.
Zоси = Zмин(РЧВ) – 050. (7.13)
Zоси = 52000 – 050=51500
Для насоса SCP 125470HA (рисунок __) вычисляем отметку пола по формуле
Zпола = Zоси - hф - hн м (7.14)
где Zоси - отметка оси насоса м;
hф - высота фундамента;
hн - высота от низа до оси насоса.
Zпола = 51500 – 050 – 056 = 50440
Для насоса SCP 150580HA (рисунок __) вычисляем отметку пола по формуле (7.14)
Zпола = 51500 – 050 – 069 = 50310
Принимается наименьшая отметка пола 50310.
Отметки всасывающего и напорного трубопроводов
Zосивс (нап) = Zоси – 033 (7.15)
Zосивс (нап) =51500 - 033 = 51170
Находим отметку напорного водовода
Zнапвод = Zзем - Hпр – 05 + 05 dнапвод (7.16)
где dнапвод =200 мм;
Zнапвод = 55000 – 23 – 05 + 05 02 = 52300 м
Глубину заглубления насосной станции определяем по формуле
Hзагл = Zзем - Zпола (7.17)
Hзагл = 55000 – 50310 = 469 м.
6 Размещение оборудования в насосной станции второго подъема
Насосная станция относится ко второй категории надежности поэтому предусматриваем следующее количество рабочих и резервных насосов и их расположение в здании НС-2:
насос для работы в нормальном режиме при минимальной (первой) ступени SCP 125470HA – 1 рабочий и 1 резервный (хранится на складе);
насос для работы в нормальном режиме при максимальной (второй) ступени SCP 125470HA – 1 рабочий и 1 резервный (в машинном зале);
насос для работы в нормальном режиме при максимальной (второй) ступени с одновременной подачей на пожаротушение SCP 150580HA – 1 рабочий.
Итого общее количество насосов в машинном зале равно четырем.
Всасывающие и напорные трубопроводы внутри насосной станции выполняются стальными со сварным соединением. Фланцевые соединения применяются для подключения труб к насосам и арматуре.
Диаметры всасывающих и напорных трубопроводов в насосной станции второго подъема назначаются по таблицам Шевелевых исходя из рекомендуемых скоростей движения воды:
для всасывающих трубопроводов – 06-1 мс;
для напорных трубопроводов – 08-2 мс.
Для обеспечения прохода в любую точку насосной станции проектируются лестницы переходы через трубопроводы площадки обслуживания задвижек.
Минимальное расстояние от лестниц площадок до насосных агрегатов не менее 07 м ширина проходов между выступающими частями насосов и между агрегатами и стеной – не менее 1м между выступающими частями насосных агрегатов и трубопроводами – не менее 07 м между трубопроводами – не менее 07 м.
Рисунок __ - Схема взаимного расположения насосного оборудования в машинном зале
БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА
СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. Введ. 01.01.2013 – М.: Госстрой России 2012. – 123 с.
СП 14.13330.2011 Строительство в сейсмичных районах. Актуализированная редакция СНиП II-7-81*. Введ. 20.05.2011 – М.: Госстрой России 2010. – 84 с.
СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88. Введ. 01.01.2013 – М.: Госстрой России 2012.
СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.02-84*. Введ. 01.01.2013 – М.: Госстрой России 2012. – 123 с.
Терехов Л.Д. Проектирование и расчет руслового водозабора: метод. пособие Л.Д. Терехов Е.Л.Терехова. – Хабаровск: ДВГУПС 2009. – 78 с.
СанПиН 2.1.4.1110-02. Зоны санитарной охраны источников водоснабжения и водопроводов питьевого назначения.- М: Росстрой 2003.
СанПиН 2.1.4.2496-09. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. – М.: Госкомэпиднадзор России 2000. – 111 с.
Сошников Е. В. Водопроводная станция очистки поверхностных вод. – Хабаровск: ДВГУПС. 2010. –128 с.
Сошников Е. В. Фильтровальные сооружения для очистки природных вод : учеб. пособие Е. В. Сошников. – Хабаровск : Изд-во ДВГУПС 2009. – 108 с.
Сошников Е.В. Обеззараживание природных вод: учебное пособие Е.В. Сошников Г.П. Чайковский. – Хабаровск; ДВГУПС 2004 – 111 с.: ил.
Шевелев Ф. А. Шевелев А. Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. Справочное пособие. -6-е издание. доп. и перераб. - М: Стройиздат 2005. - 116 с.
Водоснабжение. Водопроводная сеть города: учеб. пособие.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС 2006. – 72 с.: ил.
Сошников Е.В. Водопроводные насосные станции: учеб. пособие Е.В.Сошников Г.П. Чайковский. – 2-е изд. перераб. и доп. – Хабаровск: изд-во ДВГУПС 2005. – 115с.