Водоснабжение и водоотведение

АДМИНИСТРАЦИЯ ГОРОДСКОГО ОКРУГА САМАРА АМОУ ВПО «САМАРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО И МУНИЦИПАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ»

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА «Экономика и управление городским хозяйством»

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО КУРСУ: «Техника и технология отраслей городского хозяйства»

ТЕМА: «Водоснабжение и водоотведение»

САМАРА

• Введение
• Глава 1. Теоретические аспекты водоснабжения
• 1.1 Система водоснабжения
• 1.2 Классификация и основные элементы систем водоснабжения
• 1.3 Очистка воды для системы водоснабжения
• Глава 2. Теоретические аспекты водоотведения и канализации
• 2.1 Система водоотведения
• 2.2 Система канализации и ее классификация
• 2.3 Условия приема сточных вод в канализационные сети
• 2.4 Механическая очистка сточных вод
• Глава 3. Расчет систем водоснабжения и водоотведения
• 3.1 Определение среднесуточного расхода воды
• 3.2 Определение расчетного расхода воды
• 3.3 Расчет эксплуатационных затрат по содержанию водопроводной системы
• 3.4 Определение расчетного расхода сточной жидкости
• 3.5 Расчет канализационной сети
• 3.6 Расчет эксплуатационных затрат на содержание канализационной системы
• Заключение
• Список используемых источников
• водоснабжение канализация сточный эксплуатационный
• Введение
• Водохозяйственная система представляет собой географический комплекс природных и искусственно созданных водных объектов и инженерных сооружений, совместно функционирующих для удовлетворения социальных, экологических и экономических потребностей человека в воде.
• Водоснабжение — одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства. Водоснабжение базируется на использовании природного сырья.
• Водоотведение — это комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий обеспечивающих приём сточных вод от населения и промышленных предприятий, транспортирование и очистку их с последующим сбросом в реку или на рельеф.
• Водоснабжение и водоотведение являются важнейшими санитарно техническими системами, которые создаются для обеспечения нормальной жизнедеятельности населения и всех отраслей экономики государства.

Канализация — составная часть системы водоснабжения и водоотведения, предназначенная для удаления твердых и жидких продуктов жизнедеятельности человека, хозяйственно-бытовых и дождевых сточных вод, с целью их очистки от загрязнений, и дальнейшей эксплуатации или возвращения в водоем.

Актуальность данной темы заключается в том, что среди многих отраслей совершенной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройства населенных пунктов и развития промышленности, водоснабжение и водоотведение занимает большое место.

Целью данной курсовой работы является изучение водопроводной и канализационной систем, а так же расчет этих систем.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд следующих задач:

1. Провести анализ теоретических основ управления водоснабжением и водоотведением в городском коммунальном хозяйстве;

2. Изучить процесс очистки сточных вод;

3. Определить среднесуточный расход воды в городе;

4. Определить расчетный расход воды;

5. Рассчитать эксплуатационные затраты по содержанию водопроводной системы;

6. Определить расчетный расход сточной жидкости;

7. Рассчитать канализационную сеть;

8. Рассчитать эксплуатационные затраты на содержание канализационной системы;

Предмет исследования — расчеты систем водоснабжения и канализации.

Объект исследования — исходные данные по районам водоснабжения.

Глава 1. Теоретические аспекты водоснабжения

1.1 Система водоснабжения

Водоснабжение — одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства. [15]

Водоснабжение базируется на использовании природного сырья — воды, запасы которой, как и других природных ресурсов, ограничены. Это предопределяет необходимость разумного и бережного отношения к воде.

Под водоснабжением понимают совокупность мероприятий по обеспечению водой различных её потребителей. [18]

Системой водоснабжения (водопроводом) называется комплекс инженерных сооружений и устройств, осуществляющих следующие задачи: забор воды из природных источников, улучшение показателей ее качества до заданных норм, транспортирование на необходимые расстояния, хранение ее запасов, подача и распределение потребителям.

Под системой водоснабжения также может подразумеваться комплекс взаимосвязанных сооружений, предназначенных для водообеспечения какого-либо объекта или группы объектов. Система водоснабжения, обеспечивающая водой отдельные районы или группы населенных пунктов, либо группы промышленных объектов, называется районной или групповой системой водоснабжения. Возможны централизованное и децентрализованное водоснабжение.

Централизованное водоснабжение обеспечивает водой несколько точек водоразбора путем организации водопровода, представляющего собой комплекс инженерных сооружений, с помощью которого проводятся забор воды из источника водоснабжения, обработка, необходимая для доведения ее качества до требований водопотребителя, подача воды к месту потребления и распределения между потребителями. Качество питьевой воды регламентируется ГОСТ. Нарушение санитарных норм и правил при организации водоснабжения и в процессе эксплуатации водопровода способствует распространению кишечных инфекционных болезней. При этом водопроводная вода может являться как непосредственным фактором передачи возбудителя, так и косвенным фактором, обусловливающим нарушение санитарного состояния предприятий пищевой промышленности, общественного питания и торговли.

Нормы водопотребления зависят от климата, культурного уровня населения, но в определяющей степени — от благоустройства населенного пункта (на основе этого фактора с учетом опыта эксплуатации разработаны «Нормы водопотребления» — см. табл1.).

Таблица 1 Нормы хозяйственно-питьевого водоснабжения для населенных пунктов

В указанные нормы входит расход воды в квартирах, на предприятиях культурно-бытового, коммунального обслуживания и общественного питания. В некоторых городах развитие водопровода позволяет обеспечить более высокие нормы водопотребления. Считается, что норма водопотребления 500 л/сут. является максимальной и ее повышение нецелесообразно даже в отдаленной перспективе. Вода, идущая на поливку зеленых насаждений и мойку улиц, учитывается отдельно. При расчете на одного жителя для этих целей достаточно 80—90 л/сут. Отдельно учитывается расход воды на хозяйственно-питьевые нужды на промышленных предприятиях: в горячих цехах с тепловыделением более 83,68 кДж (20 ккал) на 1 м³ воздуха в 1 ч —45 л, в остальных — 25 л в смену на одного работающего. Технологические потребности местной промышленности и неучтенные расходы составляют дополнительно 5—10% от суммарного хозяйственно-питьевого водоснабжения жилой зоны. При централизованной системе горячего водоснабжения до 40% от общего расхода воды подается потребителям по сети теплоснабжения. В зонах водопользования из водоразборных колонок водопотребление на одного жителя составляет 30—50 л/сут. При расчетах водопотребления учитывается неравномерность расхода воды, как в течение суток, так и по сезонам года: средние нормы водопотребления принимаются с коэффициентами неравномерности — часовым и суточным. Учет коэффициентов неравномерности позволяет обеспечить бесперебойное водоснабжение в часы пик и в жаркие сезоны года, когда увеличивается расход воды.

Централизованное хозяйственно-питьевое водоснабжение организуется на поверхностных или подземных водоисточниках. При соответствии качества воды подземных источников требованиям ГОСТ «Вода питьевая» и надежности ее защиты от загрязнения возможна подача воды потребителю без обработки. В остальных случаях вода на водопроводе подвергается очистке и обеззараживанию. Обязательным этапом очистки воды являются ее осветление и обесцвечивание, которые в зависимости от свойств исходной воды осуществляются методами отстаивания и фильтрации. Отстаивание проводится в отстойниках различных конструкций. Для повышения его интенсивности применяют метод коагуляции — введение в обрабатываемую воду реагентов-коагулянтов, в качестве которых используют соли трехвалентных металлов (алюминия, железа) или органические полимерные соединения, в основном полиакриламид. Для фильтрации воды на водопроводах используют песчано-гравийные фильтры, подразделяемые по конструкции на медленные, скорые однослойные и двухслойные, скорые двухпоточные. Выбор конструкции отстойников и фильтров для конкретной схемы очистных сооружений водопровода зависит от свойств исходной воды и производительности водопровода. При любой схеме заключительным этапом обработки воды на водопроводе из поверхностного источника должно быть ее обеззараживание. [16]

Лабораторный контроль за качеством питьевой воды при централизованном хозяйственно-питьевом водоснабжении разделяется на производственный (ведомственный) и санитарно-лабораторный (производится учреждениями санитарно-эпидемической службы). Анализ воды проводится в объеме требований ГОСТ «Вода питьевая» с учетом местных санитарных условий. Пробы воды отбираются в месте водозабора, при выходе с водопроводной станции и в наиболее уязвимых точках разводящей сети. Санитарный надзор за водоснабжением осуществляется также путем периодических санитарных обследований водопроводных сооружений, систематического контроля санитарного состояния территории зон санитарной охраны.

При децентрализованном, местном, водоснабжении разбор воды населением проводится непосредственно из водоисточника, без разводящей сети труб. В качестве источника водоснабжения чаще всего используют грунтовые воды, а водозаборами служат шахтные колодцы или каптажи родников (ключей). Санитарными правилами разрешается использование для питьевых целей колодезной воды с коли-индексом не более 10, мутностью по стандартной шкале не более 1,5 мг/л, прозрачностью не менее 30 см, цветностью не выше 30°. Остальные показатели химического состава и органолептические свойства колодезной воды должны соответствовать требованиям ГОСТ «Вода питьевая». [6]

1.2 Классификация и основные элементы систем водоснабжения

Система водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной (данной) группы потребителей (данного объекта) водой в требуемых количествах и требуемого качества.

Системы водоснабжения очень разнообразны, и их можно классифицировать по множеству признаков:[10]

по назначению — различают хозяйственно-питьевые водопроводы городов и поселков, подающие воду питьевого качества населению; производственные водопроводы, подающие воду на промышленные предприятия для использования в технологических процессах, качество воды определяется технологическими требованиями; противопожарные водопроводы; объединенные системы водоснабжения, удовлетворяющие нужды всех потребителей;

по территориальному признаку — локальные (одного объекта) и групповые (или районные) водопроводы, обслуживающие группу объектов;

по виду источника водоснабжения различают водопроводы с водозабором из поверхностных источников (реки, озера, водохранилища) и с использованием подземных грунтовых вод (скважины, колодцы). Выбор источника осуществляется на основе гидрогеологических и санитарных исследований.

по характеру использования воды различают прямоточные системы, в которых вода после использования сбрасывается в канализацию, и оборотные — вода после очистки многократно используется на том же объекте.

Система водоснабжения города или предприятия включает в себя следующие основные элементы: [9]

— водозаборные сооружения для получения воды из природных источников;

— насосную станцию первого подъема (НС-1) для подачи воды из источника на очистные сооружения;

— очистные сооружения, которые могут включать в себя разнообразные фильтры, осветлители, отстойники и другие устройства для получения необходимого качества воды;

— резервуар чистой воды (РЧВ), в котором аккумулируется необходимый запас очищенной воды;

— насосную станцию второго подъема (НС-2), которая подает воду из РЧВ в водопроводную сеть на хозяйственно-питьевые и производственные нужды. В объединенных системах здесь же могут размещаться специальные пожарные насосы для подачи в сеть дополнительно пожарного расхода воды;

— водовод и водопроводную сеть, служащие для транспортировки и подачи воды к местам ее потребления;

— водонапорные башни и резервуары, которые играют роль регулирующих и запасных емкостей в системе водоснабжения.

Рис. 1. Принципиальная схема водоснабжения: 1 — водозаборный (береговой) колодец; 2 — насосная станция 1-го подъема (НС-1); 3 — очистные сооружения; 4 — резервуар чистой воды (РЧВ); 5 — насосная станция 2-го подъема (НС-2); 6 — водонапорная башня (ВБ); 7 — водовод и водопроводная сеть; 8 — потребители воды

Потребление воды из системы водоснабжения в течение суток неравномерное, что обусловлено цикличностью жизнедеятельности людей и работы промышленных предприятий. Соответственно в переменном режиме работают и большинство элементов системы водоснабжения. На основе графика работы и потребления воды промышленных предприятий и экспериментально определенного режима разбора воды населением определяется график водопотребления всей системы водоснабжения. При этом учитывается влияние степени благоустройства зданий, количества жителей, режим работы предприятий и другие местные условия. Величина колебаний разбора воды характеризуется коэффициентом часовой неравномерности К_{час.макс.}, который показывает отношение наибольшего часового расхода к среднему за сутки, он обычно имеет значения от 1,2 до 1,8.

1.3 Очистка воды для системы водоснабжения

Системы централизованного водоснабжения обеспечивают забор, обработку воды и подачу воды питьевого качества потребителям. Традиционно эти системы обеспечивают очистку от гетеродисперсных примесей, т. е. примесей, присутствующих в воде в виде кинетически неустойчивых взвесей и коллоидных частиц. Такая очистка осуществляется путем осветления и фильтрования. Осветление воды достигается отстаиванием или коагулированием. Питьевая вода централизованных систем водоснабжения обязательно подвергается обеззараживанию, причем в зависимости от степени загрязненности природных вод обеззараживание может быть одноступенчатым или двухступенчатым. При высокой загрязненности и цветности природной воды производят предварительное хлорирование. С целью продления бактерицидного действия введенного хлора на время транспортирования воды по распределительной сети в воду дополнительно вводят аммиак. Этот технологический процесс носит название хлорирование с аммонизацией.

На рис. 2 представлены основное технологические процессы обработки воды.

Рис. 2. Основные технологические процессы обработки воды

После использования потребителем вода поступает в систему водоотведения (канализацию), где проходит очистку на очистных сооружениях и сбрасывается в водоем или на рельеф (рис. 3).

Рис. 3. Принципиальная схема системы водоотведения

Основными элементами системы водоотведения являются:

1. Канализационная сеть — это система трубопроводов, каналов и сооружений для сбора и отведения сточных вод;

2. Канализационная насосная станция — сооружение, оборудованное насосносиловой установкой для принудительного транспортирования сточных вод;

3. Станция очистки сточных вод — комплекс зданий, сооружений и устройств для очистки сточных вод и обработки осадков (образовавшихся в процессе очистки загрязнений);

4. Выпуск сточных вод — трубопровод, отводящий очищенные сточные воды в водоем или на рельеф. [1]

Вода, пригодная к употреблению должна быть биологически и химически чистой. Биологически чистая вода свободна от возбудителей болезней и ядовитых веществ.

Химически чистая вода может содержать: до 0,2 мг/л железа, 0,1 мг/л марганца; 2,5 мг/л сульфатов и 15,5 мг/л хлоридов, но в ней не должно быть никаких соединений двуокиси углерода.

Биологическая чистота воды достигается хлорированием. У конечного петребителя кода должна содержать около 0,1 мг/л хлора. 6]

Глава 2. Теоретические аспекты водоотведения и канализации

2.1 Система водоотведения

Водоотведение — это комплекс инженерных сооружений и санитарных мероприятий обеспечивающих приём сточных вод от населения и промышленных предприятий, транспортирование и очистку их с последующим сбросом в реку или на рельеф.

Для создания благоприятных санитарных условий на территориях городов и промышленных предприятий сточные воды следует удалять за их пределы, а для исключения загрязнения водоемов сточные воды нужно очищать и обеззараживать. Для этого используют системы канализации.

Водоотведение осуществляется при помощи комплекса подземных самотечных трубопроводов, очистных и других сооружений, с помощью которых осуществляется отвод использованных и отработавших вод, очистка и обеззараживание их, а также обработка и обезвреживание образующихся при этом осадков с одновременной утилизацией ценных веществ. Такие комплексы называются системами водоотведения, или водоотведением.

Системы водоотведения устраняют негативные последствия от воздействия сточных вод на окружающую природную среду. После очистки сточные воды обычно сбрасываются в водоемы. [9]

Наиболее совершенными системами водоотведения являются такие, которые обеспечивают очистку и подготовку воды такого качества, при котором возможен возврат воды для повторного использования в промышленности или сельском хозяйстве. Такие системы называются бессточными или замкнутыми.

2.2 Система канализации и ее классификация

Канализация — составная часть системы водоснабжения и водоотведения, предназначенная для удаления твердых и жидких продуктов жизнедеятельности человека, хозяйственно-бытовых и дождевых сточных вод, с целью их очистки от загрязнений, и дальнейшей эксплуатации или возвращения в водоем. Необходимый элемент современного городского хозяйства. Нарушение его работы может ухудшить санитарно-эпидемиологическую ситуацию в городе.

Также канализацией называют любую подземную систему каналов, например, кабельная канализация служит для прокладки под землёй кабелей. Канализация является одним из видов инженерного оборудования и благоустройства населенных пунктов, жилых общественных и производственных зданий, обеспечивающих необходимые санитарно-гигиенические условия и высокий уровень удобства для труда, быта и отдыха населения. Под системой канализации принято понимать совместное или раздельное отведение сточных вод трех категорий. В практике наиболее широкое распространение получили общесплавная и раздельные системы канализации.

Общесплавными называют системы канализации, при которых все сточные воды — бытовые, производственные и дождевые — сплавляются по одной общей сети труб и каналов за пределы городской территории на очистные сооружения.

Раздельными называют системы канализации, при которых дождевые и условно чистые производственные воды отводят по одной сети труб и каналов, а бытовые и загрязненные производственные сточные воды — по другой, одной или нескольким сетям.

Канализационную сеть, предназначенную для приема и отведения атмосферных вод, называют дождевой (ливневой) или водостоком. Если в дождевую канализацию сбрасывают практически чистые незагрязненные производственные сточные воды, то ее называют производственно-дождевой.

Сеть, предназначенную для приема и отведения бытовых вод, называют бытовой.

Производственной называют канализационную сеть промышленного предприятия, предназначенную для приема и отведения только загрязненных производственных сточных вод (при отдельном их удалении); производственно-бытовой — сеть, предназначенную для приема и отведения совместно производственных и бытовых сточных вод. Совместное отведение бытовых и производственных сточных вод допускается только в тех случаях, когда это не нарушает работы сети и очистных сооружений бытовой канализации.

Раздельная система канализации может быть полной или неполной.

Полной раздельной называют систему, включающую две или несколько совершенно самостоятельных канализационных сетей:

сеть, по которой отводят только дождевые или дождевые и условно производственные воды;

сеть для отвода бытовых и части загрязненных производственных вод, допускаемых к спуску в бытовую канализацию;

сеть, по которой отводят загрязненные производственные воды, не допускаемые к совместному отведению с бытовыми отходами.

Неполной раздельной называют систему канализационных сетей, предусматриваемую для отвода только наиболее загрязненных производственных и бытовых сточных вод; атмосферные воды при этой системе стекают в водные протоки по кюветам проездов, открытым лоткам, канавам и тальвегам.

Разновидностями общесплавной и раздельной систем являются полураздельная и комбинированная системы канализации.

Полураздельная система канализации состоит из тех же самостоятельных канализационных сетей, что и полная раздельная система, и одного главного (перехватывающего) коллектора, отводящего на очистные сооружения бытовые, производственные, талые воды, воды от мытья улиц и часть наиболее загрязненных дождевых вод.

Комбинированные системы канализации появились в результате расширения городов, имеющих общесплавную систему канализации. Ввиду того, что в сухую погоду общесплавные коллекторы загружены не полностью, к ним присоединяли бытовую и производственную канализационные сети от районов новой застройки, а для атмосферных вод, которые уже не могли быть приняты в существующие общесплавные коллекторы, прокладывали самостоятельные дождевые канализации с выпуском атмосферных вод в ближайшие водоемы без очистки. Таким образом, появилась комбинированная система канализации, при которой в одних районах города сохранилась общесплавная система, в других— полная раздельная, в третьих — неполная раздельная система.

Классификация канализации: По целям и месторасположению систему канализации можно разделить на три больших раздела:

Внутренняя канализация — система сбора стоков внутри зданий и сооружений и доставки их в систему наружной канализации;

Наружная канализация — система сбора стоков от зданий и сооружений и доставки их к сооружениям очистки либо к месту сброса в водоприёмник;

Система очистки стоков.

По собираемым стокам канализация подразделяется на:

Хозяйственно-бытовую канализацию (обозначение К1);

Ливневую канализацию (обозначение К2);

Производственную канализацию (обозначение К3)

2.3 Условия приема сточных вод в канализационные сети

Возможность приема различных категорий сточных вод в канализационные сети раздельной и общесплавной систем канализации определяется исходя из состава загрязнений этих вод и целесообразности совместной их очистки с учетом санитарно-гигиенических и технико-экономических показателей. [14]

Бытовые и загрязненные производственные сточные воды не должны поступать в дождевую сеть, предназначенную для отведения только атмосферных вод, а воды от фонтанов, дренажей и от поливки улиц — в сеть бытовых или производственно-бытовых вод.

Совместные отведение и очистка бытовых и производственных сточных вод, как правило, являются наиболее целесообразными по технико-экономическим показателям, однако в ряде случаев оказываются недопустимыми из-за наличия в производственных сточных водах вредных и ядовитых веществ. Поэтому при проектировании совместного отведения бытовых и производственных сточных вод следует в каждом случае исходить из качественного состава загрязнений производственных сточных вод и возможности образования в смеси сточных вод концентраций вредных веществ, опасных для обслуживающего персонала и нарушающих биологические процессы очистки. Предельные допустимые концентрации (ПДК) различных ядовитых веществ приводятся в СНиП, в правилах технической эксплуатации канализации и правилах приема производственных сточных вод в общегородские канализации, издаваемых республиканскими министерствами коммунального хозяйства. Содержание радиоактивных элементов в сточных водах регламентируется санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений. [4]

Производственные сточные воды могут быть приняты в раздельную или общесплавную сети, если они не содержат токсических органических загрязнений. В тех случаях, когда совместное отведение бытовых и производственных вод не удовлетворяет указанным условиям, они отводятся и очищаются раздельно и могут быть приняты в канализационные сети только после предварительной очистки. Сточные воды мелких предприятий, а также местной и пищевой промышленности по переработке сельскохозяйственных продуктов (например, молочной, пивоваренной и др.) могут приниматься в городские канализации без ограничения и в ряде случаев без предварительной обработки.

Сточные воды некоторых предприятий, например мясокомбинатов и кожевенных заводов, могут быть приняты в городские канализации только после их предварительной обработки и обеззараживания в целях предохранения от попадания патогенных бактерий.

В городские канализации не принимают без предварительной очистки производственные сточные воды, содержащие жиры, масла, смолы, бензин, нефтепродукты, ядовитые вещества в концентрациях, препятствующих биологической очистке и сбросу в водоемы, нерастворимые примеси с большим удельным весом, а также воды с волокнистыми и объемными примесями, которые засоряют и закупоривают сети, затрудняют работу насосных станций, нарушают процессы биологической очистки сточных вод и обработку осадка, а также оказывают разрушающее (корродирующее) действие на материал труб и элементы сооружений канализации. Температура производственных сточных вод не должна быть выше 40° С. Не допускается также сброс воды, которая может выделять ядовитые или взрывоопасные газы, а также стоков предприятий тяжелой промышленности, заводов черной металлургии, машиностроительных и химических комбинатов.

Производственные сточные воды в смеси с бытовыми при подходе к биологическим очистным сооружениям не должны иметь активную реакцию рН ниже 6,5 и выше 9 и не должны иметь концентрацию взвешенных веществ и всплывающих примесей более 500 мг/л.

На сетях производственных канализаций со стоками кислыми, радиоактивными или выделяющими взрывоопасные газы, необходимо устанавливать соответствующие анализаторы, показания которых могут передаваться на расстояние. При нарушении абонентами правил спуска сточных вод в общегородские сети контрольные приборы должны дать соответствующий сигнал и импульс на закрытие задвижки на выпуске сточных вод.

2.4 Механическая очистка сточных вод

Станции для очистки сточных вод состоят из комплекса отдельных сооружений, которые располагают таким образом, что вода проходит их последовательно одно за другим, постепенно очищаясь сначала от крупных, а затем от все более и более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии.

Выбор метода очистки и назначение состава сооружений — сложная технико-экономическая задача, на которую влияет ряд условий, например: необходимая степень очистки сточных вод, рельеф местности, энергетические факторы, характер грунтов, размер площади для очистных сооружений, расход очищенных вод, объем водоема, расход водотока и др. Если сточная вода спускается в крупный водоприемник и по местным условиям можно ограничиться только механической очисткой сточных вод, состав сооружений обычно принимают по схеме, приведенной на рис. 4.

Рис. 4. Схема станции с механической очисткой сточных вод. 1 — решетка; 2 — песколовка; 3 — отстойник; 4 — хлоратор-пая; 5 — контактный резервуар; 6 — метантенк; 7 — иловые площадки; 8 — песковые площадки; 9 — дробилка.

Первоначально сточная жидкость проходит через решетку 1, устанавливаемую для задержания крупных веществ органического и минерального происхождения, далее — через песколовку 2 для выделения тяжелых примесей, главным образом минерального происхождения, отстойники 3 для выделения осаждающихся и всплывающих преимущественно органических веществ, через хлоратную 4 с контактным резервуаром 5 для обезвреживания воды и контакта хлора с водой. Для обработки ила установлены метантенки 6 с иловыми площадками 7 для подсушивания перегнившего ила.

Глава 3. Расчет систем водоснабжения и водоотведения

Задание к курсовой работе

1. Определить среднесуточный расход воды в городе.

2. Определить расчетный расход воды.

3. Рассчитать эксплуатационные затраты по содержанию водопроводной системы.

4. Определить расчетный расход сточной жидкости.

5. Рассчитать канализационную сеть.

6. Рассчитать эксплуатационные затраты на содержание канализационной системы.

Примечание: Площадь для поливки улиц из шлангов составляет? от площади усовершенствованных покрытий.

В 1 районе 60% населения проживают в домах 1 категории, 35% - в домах 2 категории и 5% - в домах 3 категории;

во 2 районе 30% населения проживают в домах 1 категории, 50% - в домах 2 категории и 20%;

в 3 районе 70% проживают в домах 1 категории и 30% - в домах 2 категории.

В 4 районе 65% проживают в домах 1 категории, 20% - в домах 2 категории и 15% - в домах 3 категории

Исходные данные: Водоснабжение города осуществляется из подземных источников. Вода подается в сеть непосредственно из водоразборных узлов. Аккумулирующих емкостей на сети не имеется. Водоснабжение города определяется по расчетной схеме, имеющей свои территориальные районы, обусловленные плотностью населения, уровнем благоустройства, наличием промышленных объектов и т. д.

Таблица 2 Исходные данные

Таблица 3 Среднесуточный расход на промышленные нужды, тыс. м³ в сутки

3.1 Определение среднесуточного расхода воды

При расчете расхода воды принимаются дифференцированные нормы водопотребления по СНиП 2.04.02—84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». Расход воды на хозяйственно-бытовые нужды указан в табл.4.

Таблица 4 Среднесуточной расход воды на хозяйственно-бытовые нужды

Таким образом, среднесуточный расход воды на хозяйственно-бытовые нужды всего по городу составил 361,2 м³/сут.

Городским водопроводом не охватывается ряд промышленных предприятий, имеющих свои водопроводы, обеспечивающие хозяйственно-бытовые и производственные нужды этих предприятий.

Расход воды на поливку улиц зависит от вида покрытий и также определяется по СНиП. Расход воды на поливку улиц указан в табл.4.

Таблица 5 Среднесуточный расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений

В итоге среднесуточный расход воды на поливку улиц и зеленых насаждений общей площадью 258 га составил 906,6 м³/сут.

Таблица 6 Среднесуточный суммарный расход воды в населенном пункте, тыс. м³

Таким образом, среднесуточный суммарный расход воды в населенном пункте составил 30,24 тыс. м³, из них 19,46 тыс. м³ на хозяйственно-питьевые нужды, 9,5 тыс. м³ на промышленные нужды и 1,28 тыс. м³ на поливку городской территории.

3.2 Определение расчетного расхода воды

Водопроводная система должна обеспечивать необходимое количество воды в условиях неравномерности потребления, поэтому проектирование систем водоснабжения должно осуществляться исходя из максимального расхода. Максимальный суточный расход воды Q _{макс сут} [м³/сут], определяют по формуле:

Q _{макс, сут} = Q _{ср, сут}* K _сут (1)

где Q _{ср. сут} — средний расход воды в сутки, м³/сут;

K _сут — коэффициент суточной неравномерности.

Потребление воды в течение суток в населенных местах происходит также неравномерно. Эта неравномерность зависит от условий жизни населения, уровня благоустройства жилья и режимов технологических процессов промышленных предприятий.

Размеры отдельных сооружений и установок, мощность насосных станций и емкость резервуаров зависят от количества подаваемой воды и установленного режима работы.

Работа водопроводной сети определяется режимом потребления и неравномерностью потребления как по сезонам и дням недели, так и по отдельным часам суток. Расчет неравномерности осуществляется в соответствии с максимальным секундным расходом Q макс с [л/с], который определяется по формуле:

Q _макс.с = Q _ср.сут К _ч/86,4 (2)

где К_ч — коэффициент часовой неравномерности

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления также зависит от уровня благоустройства жилищного фонда города. Поэтому для каждой категории застройки максимальный секундный расход должен определяться отдельно (табл.7).

Коэффициенты суточной К_сут и часовой К_ч неравномерности принимаются по СНиП.

Таблица 7 Максимальный суточный расход воды в отдельных районах водоснабжения, м³

Максимальный суточный расход воды на хозяйственно-бытовые нужды рассчитывается на основании данных и коэффициентов суточной неравномерности по СНиП. В результате суммарный расход воды составил 22 030,65 м³.

Промышленное водопотребление города принимаем равномерным в течение суток.

График поливочного водопотребления запроектирован так, чтобы поливка не совпадала по времени с наибольшим хозяйственно-бытовым потреблением, поэтому при расчете максимального секундного расхода воды поливочное водопотребление не учитывается.

Максимальный суточный расход воды на хозяйственно-бытовые нужды рассчитываем на основании данных и коэффициентов суточной неравномерности по СНиП.

Таблица 8 Максимальный секундный расход воды по отдельным районам водоснабжения, л/с

Подставляя в формулу (2) значение из таблицы 4, получим максимальные секундные расходы воды по каждому району водоснабжения.

Таким образом, максимальный секундный расход воды на трех уровнях благоустройства домов по отдельным районам водоснабжения составил в 1 районе — 52,11 л/с, во 2 районе — 71,28 л/с, в 3 районе — 87,48 л/с и в 4 районе 70,4 л/с.

3.3 Расчет эксплуатационных затрат по содержанию водопроводной системы

Общая сумма эксплуатационных затрат будет складываться из затрат на электроэнергию, материалы, заработную плату рабочих и цехового персонала, амортизационных отчислений и прочих эксплуатационных расходов. При подземном водоисточнике эксплуатационные затраты составляют:

а) затраты на электроэнергию, которые определяются количеством расходуемой энергии, кВт-ч, и мощностью, кВт, установленных двигателей.

Расход электроэнергии Э определяют по формуле:

Э = гQЗѓ/(102з₁з₂) (3)

где г — удельный вес жидкости? 1;

Q — среднее количество поднимаемой воды, л/с, определяемое по подаче насосов с коэффициентом 0,85;

H = 120 м — высота подъема воды;

?= 8760 — количество часов работы насосов в году;

з₁ = 0,7 — КПД насосов;

з₂ = 0,9 — КПД электродвигателей.

Найдем среднее количество поднимаемой воды через среднесуточный суммарный расход:

Q=30,24тыс.м³*10⁶*0,85/86 400с=297,5л/с

Подставляя соответствующие значения в формулу, определим годовой расход электроэнергии в млн. кВт-ч.

Э=(297,5*120*8760)/(102*0,7*0,9)=4,67 млн. кВт-ч.

Принимая установленный в городе тариф 2 руб. за 1 кВтч определим сумму оплаты за потребленную электроэнергию в млн. руб.

Представим сумму оплаты за потребленную электроэнергию буквой С, отсюда:

С=2 руб.*4,67млн.кВт-ч=9,34 млн руб.

Кроме того, при эксплуатации водопроводов оплачивают за установленную мощность двигателей (трансформаторов). Практически эти расходы составляют примерно 20% затрат на потребленную электроэнергию, т. е. 20% расходов от 9,34 млн руб. оплаты за потребленную электроэнергию:

9,34 млн руб.*0,2=1,87 млн руб. расходов

Отсюда общие эксплуатационные затраты на электроэнергию составляют сумму оплаты за потребленную электроэнергию:

Э_общ=1,87 млн руб.+9,34млн.руб=11,21 млн руб.

б) заработную плату рабочим, обслуживающим сооружения, рассчитывают исходя из установленного штата, тарифных ставок и доплат.

Для обслуживания водопроводной сети потребуются следующий штат и затраты на его оплату (табл.9).

Таблица 9 Расчет тарифного фонда заработной платы рабочих, обслуживающих сеть

В результате расчетов тарифного фонда заработной платы рабочих, обслуживающих сеть, годовой фонд заработной платы составил 984 000 рублей.

Для обслуживания 6 артезианских скважин, расположенных в 2 водозаборных узлах, потребуется определенный штат электриков, слесарей, мотористов при автоматизированной работе насосных станций I подъема, приведенный в табл. 10.

Таблица 10 Расчет тарифного фонда заработной платы рабочих, обслуживающих насосные станции

В результате расчетов тарифного фонда заработной платы рабочих, обслуживающих насосные станции, годовой фонд заработной платы составил 504 000 рублей.

Дoплaты за работу в ночное время, дежурство в праздничные дни и премиальные в практике работы водопроводных предприятий обычно составляет 25% тарифного фонда, т. е. 25% от суммы годового фонда заработной платы рабочих, обслуживающих насосные станции и рабочих, обслуживающих сеть:

(984 000 руб. + 504 000 руб.)*0,25 = 372 000 руб.

В итоге фонд основной заработной платы рабочих составит сумму годового фонда заработной платы рабочих, обслуживающих насосные станции, рабочих, обслуживающих сеть и доплат за работу в ночное время, дежурство в праздничные дни и премиальные:

984 000 руб.+504 000 руб.+372 000 руб.=1 860 000 руб.

Дополнительная заработная плата включает оплату очередных и дополнительных отпусков, оплату невыходов на работу, связанных с выполнением государственных и общественных обязанностей, выплату выходных пособий и др.

Примем эти расходы, по опыту аналогичных предприятий, в размере 8% основной заработной платы:

1 860 000 руб.*0,08=148 800 руб.

Следовательно, годовой фонд основной и дополнительной заработной платы рабочих по рассматриваемому варианту составит:

1 860 000 руб.+148 800 руб.=200 800 руб.

в) амортизационные отчисления следует рассчитывать по нормам, введенным для отдельных групп и видов основных фондов (табл.10).

Таблица 11 Расчет амортизационных отчислений

Годовая сумма амортизационных отчислений по основным фондам составила 60,72 тыс. руб.

г) цеховые и общеэксплуатационные расходы состоят из заработной платы цехового и административно-управленческого персонала, начислений на заработную плату всех работников, затрат на текущий ремонт и прочих расходов по обслуживанию и управлению производством. Для обслуживания 2 водозаборных узлов потребуется четыре насосные станции и дополнительный штат работников управления.

Фонд заработной платы цехового персонала рассчитываем исходя из данных табл.11

Таблица 12 Расчет заработной платы цехового персонала

В результате расчетов годовой фонд заработной платы цехового персонала составил 372 000 руб. Надбавки к должностному окладу цехового и административно-управленческого персонала по опыту аналогичного действующего предприятия принимают в размере 10%.

То есть общий фонд заработной платы этой категории работников составляет 10% надбавок от годового фонда заработной платы цехового персонала:

372 000 руб.*0,1=409 200 руб.

Начисления на заработную плату составят 26% общего фонда:

409 200 руб.*0,26=106 392 руб.

Затраты на текущий ремонт по отчетным данным аналогичных предприятий составляют 5% стоимости основных фондов, что составляет:

60 720руб*0,05=3036 руб.

Прочие затраты по обслуживанию и управлению производством не поддаются точному нормированию и они определены на основании опыта действующих предприятий в размере 10% затрат по предыдущим статьям цеховых и общеэксплуатационных расходов, т. е. 10% от суммы общего фонда заработной платы цехового персонала, начислений на заработную плату и затрат на текущий ремонт:

(409 200 руб.+106 392 руб.+3036 руб.)*0,1=51 862,8 руб.

И общая сумма цеховых затрат составит:

518 628+51862,8=570 490,8 руб.

Затраты по отдельным статьям сведены в табл. 11

Таблица 13 Эксплуатационные затраты

Таким образом, сумма всех эксплуатационных затрат составила 13 850,01 тыс. руб.

3.4 Определение расчетного расхода сточной жидкости

Существующая канализация города состоит из сети коллекторов и главной насосной станции, подающей сточную жидкость на очистные сооружения с механической очисткой. Расчетный расход воды складывается из расходов, поступающих от жилой застройки и промышленных предприятий.

Количество бытовой сточной жидкости определяем исходя из численности населения, проживающего на канализуемой территории, и норм отведения воды на 1 жителя, пользующегося канализацией по СНиП 2.04.03 — 85 «Канализация. Наружные сети и сооружения» .

Таблица 14 Среднесуточный расход бытовых сточных вод

В соответствии с планом городского хозяйства в канализованных домах проживает 100,86 тыс.чел. (табл.14) и их среднесуточный расход бытовых сточных вод составил 19,1 тыс. м³, с разным уровнем благоустройства жилищного фонда (табл.15).

Таблица 15 Распределение бытовых сточных вод по отдельным районам канализования

На численность населения 100,86 тыс.чел. общее количество сточных вод составило19,1 тыс. м³/сут.

Промышленное водоотведение в городскую канализацию определено по проектным данным в размере 9,5 тыс. м³.

Общий расход сточных вод составит сумму общего количества сточных вод и промышленного водоотведения в городскую канализацию:

9,5руб+19,1 руб.=28,6 тыс. м³/сут.

3.5 Расчет канализационной сети

При расчете максимального расхода стоков исходя из СНиПа 2.04.03−85 «Канализация. Наружные сети и сооружения», нужно знать общие коэффициенты неравномерности, которые приведены в табл.16.

Таблица 16 Коэффициенты неравномерности притока сточных вод

Водоотведение характеризуется неравномерностью по отдельным участкам и часам суток.

Для проектирования канализационной сети и очистных сооружений необходимо знать режим водоотведения.

Максимальный расход стоков определяется формуле

Q _макс = Q _{ср. сут} К _сут К _ч (4)

где Q_{cp сут} — среднесуточное количество сточных вод;

К_сут — коэффициент суточной неравномерности;

К_ч — коэффициент часовой неравномерности.

Зная коэффициенты суточной и часовой неравномерности, определяют общий коэффициент неравномерности водоотведения

К _общ = К _сут К _ч (5)

Для 1 района средний расход сточных вод составляет:

3,6*1000*1000/86 400=41,67

Для данного расхода К _max = 1,9; К _min = 0,5; К _общ =0,95.

Для 2 района средний расход сточных вод составляет:

4,55*1000*1000/86 400=52,6

Для данного расхода К _max =1,7; К _min =0,55; К _общ =0,94.

Для 3 района средний расход сточных вод составляет:

6,15*1000/86,4=71

Для данного расхода К _max =1,7; К _min =0,55; К _общ =0,94.

Для 4 района средний расход сточных вод составляет:

4,8*1000/86,4=55,5

Для данного расхода К _max =1,7; К _min =0,55; К _общ =0,94.

Т.к. К_общ по всем районам примерно одинаков, то максимальный расход стоков составляет:

Q _max=3,6*0,95+4,55*0,94+6,15*0,94+4,8*0,94=17,97 тыс. м³/сут

Эта величина зависит от средних секундных расходов сточных вод, поступающих в канализационную сеть.

Поступление сточной жидкости меняется на каждом участке сети, а, следовательно, изменяется и диаметр трубопроводов. Канализационную сеть рассчитывают в соответствии с расходом сточных вод на каждом участке сети.

Исходя из рельефа, вся территория города разбита на районы (бассейны) канализования, обслуживаемые одной системой самотечных коллекторов. Границы бассейна определены исходя из условия наибольшего охвата территории самотечной сетью.

Расход бытовых сточных вод по отдельным бассейнам канализования определяется пропорционально числу жителей.

Количество промышленных сточных вод, накапливаемых в отдельных бассейнах канализования, определяют исходя из деятельности предприятий и составляет 9,5тыс. м³/сут.

Отсюда максимальный расход стоков составляет сумму количества промышленных сточных вод и Q _max:

9,5 тыс. м³/сут+17,97 тыс. м³/сут=27,47 тыс. м³/сут

3.6 Расчет эксплуатационных затрат на содержание канализационной системы

Расходы по эксплуатации канализационных сооружений складываются из следующих затрат:

С = М + Э + Т + А + З + Ц (6)

где М, Э, Т, А, 3, Ц — соответственно расходы на материалы, электроэнергию, топливо, амортизацию, заработную плату производственных рабочих, цеховые и общеэксппуатацнониые расходы.

По статье «Материалы» М учитывают расходы на химические реагенты для дезинфекции сточной жидкости. Годовые затраты определяют по формуле:

М = О_{ср сут} 365 *Н *Ц (7)

где О_{ср сут} — среднесуточное количество сточных вод;

Н — расход реагентов на 1 м³ сточных вод;

Ц — цена за единицу

Расход хлора по нормам на 1000 м³ сточных вод, прошедших полную биологическую очистку составляет 10 кг. Годовые затраты на хлор при тарифе 2500 руб. за 1 т определяют следующим образом:

М = 28,6тыс.м³*0,01*2,5*365=260,96 тыс. руб.

Затраты на электроэнергию складываются из расхода электроэнергии на перекачку сточной жидкости насосной станцией и на технологические нужды очистных сооружений:

а) годовой расход электроэнергии на перекачку жидкости Э, кВтч/год, определяют по формуле:

Э = К *Q *З (8)

где К — удельный расход электроэнергии на 1000 т м работы насосно-силового агрегата;

Q — количество сточной жидкости, перекачиваемой за год, тыс. м³;

Количество сточной жидкости получим путем произведения общего расхода сточных вод на 365 дне в году:

Q=28,6тыс. м³/сут*365=10 439тыс. м³

Н — средняя высота подъема воды, м.

Принимая КПД равным 0,7 установим удельную норму расхода электроэнергии 4,3 кВт/ч на 1000 т м работы насосно-силового агрегата.