Проект водоснабжения с. Бурибай Хайбуллинского района

1 Общий раздел

1.1 Краткая характеристика

1.2 Нормативные данные

2 Расчетно-технологический раздел

2.1 Теоретическое обоснование выбора схемы водоснабжения

2.2 Определение режима водопотребления и расчетных расходов воды

2.3 Трассировка и конструирование водопроводной сети

2.4 Гидравлический расчет водопроводной сети

2.5 Гидравлический расчет водоводов

2.6 Расчет пьезометрических и свободных напоров

2.7 Расчет напорно-регулирующих сооружений

2.8 Расчет сооружений водоподготовки

2.9 Расчет водозаборных сооружений

2.10 Подбор насосов

3 Эксплуатационный раздел

3.1 Автоматизация работы насосов

3.2 Контроль процессов обработки воды

3.3 Техника безопасности и противопожарная защита

4 Мероприятия по охране окружающей среды

5 Экономический раздел Выводы и заключение

. Введение

Состояние важнейшей системы жизнеобеспечения водопровода непосредственно отражает уровень развития любого населенного пункта.

Главной целью на новом этапе развития централизованного водоснабжения и канализования городов следует считать обеспечение экологической безопасности водопользования в секторе хозяйственно-питьевого водообеспечения. Удовлетворение насущных потребностей населения в воде, как и прежде, остается базовой составляющей. Усиливается роль социально-экологических составляющих, не снижая роли инженерно-технических факторов. Под безопасностью водопользования понимается такое состояние развития, при котором все потребности населения и экономики гарантированно обеспечиваются водой необходимого качества в потребном количестве. При этом водные ресурсы наиболее эффективно используются для предотвращения экологических и иных угроз и создания условий устойчивого водопользования в настоящем и будущем.

Важнейшей эколого-экономической задачей необходимо считать ликвидацию или хотя бы существенное сокращение потерь воды в водохозяйственных системах. Позитивные результаты по реализации этих мер: экологические — уменьшение отбора воды из природных источников и, следовательно, оптимизация ресурсопользования; снижение уровня подтопления городских территорий, повышение устойчивости зданий и сооружений; улучшение санитарно-эпидемиологической обстановки и др.;

экономические — уменьшение платежей за отбор воды из источников; значительное сокращение энергопотребления с соответствующей долей расходов, снижение нагрузки на все элементы водохозяйственной системы и уменьшение эксплуатационных расходов.

Эколого-экономический подход делает более привлекательными для населения реформы в сфере ЖКХ, включая водопроводно-канализационное хозяйство, в том числе в тарифном регулировании водопользования.

1. Общий раздел

1.1 Краткая характеристика объекта проектирования

С. Бурибай — находится в Хайбуллинскомо районе РБ, Расчетное население 6 тыс. чел., степень благоустройства зданий: водопровод, канализация с местными водонагревателями; 2 тыс. чел обслуживаются через водоразборные колонки. Застройка — одноэтажная. Территория района характеризуется относительно малым количеством рек и ручьев. Реки имеют снеговое питание. В суровые зимы наблюдается перемерзание рек, в летний период возможно пересыхание.

Подземные воды в районе содержатся в различных по литологическому составу и возрасту пластах рыхлых пород, зонах открытой региональной трещиноватости и тектонических разломов, разнообразных по составу и происхождению скальных образований.

По форме залегания подземных вод выделяются водоносные горизонты и комплексы, воды спорадического распространения и воды экзогенной открытой трещиноватости.

Район занимает Зауральскую возвышенно — холмистую равнину на востоке, Зилаирское плато — на западе. Поверхность имеет общий наклон на восток. Рельеф западной части сильно расчленен, встречается много глубоких и сравнительно узких долин и логов с крутыми, иногда обрывистыми склонами, которые рассекают территорию на ряд извилистых возвышенных хребтов и отдельных холмов. Средняя высота этой части колеблется от 300 до 500 м. над уровнем моря. Максимальная высота — 619 м.

Восточная часть представляет собой равнину с пологими холмами, которые расчленены неширокими и неглубокими долинами рек и балками с пологими склонами, максимальной высотой 490 м.

Для района характерен резко выраженный континентальный климат, т. е. длительный период отрицательных температур, значительные отклонения по годам от средних норм по тепловому режиму и количеству осадков.

Наиболее теплый месяц года — июль, со среднесуточной температурой воздуха +18°С, +20°С, с максимумом до + 39 °C, в январе среднесуточное значение -15,8°С, иногда температура опускается до — 44 °C, -47°С. Средняя продолжительность безморозного периода — 100−120 дней. Часты поздние весенние (до 9 июня) и ранние осенние (до 25 августа — 2 сентября) заморозки. Среднегодовое количество осадков колеблется от 210 до 400 мм. в год.

Летние месяцы характеризуются засушливыми днями с частыми сильными ветрами — суховеями южного, юго-западного направлений, с пыльными бурями.

1.2 Нормативные данные

В зависимости от степени благоустройства здания и климатических условий удельное водопотребление принято:

— при потреблении воды через водоразборные колонки — 50 л. чел/сут [1], для водопотребителей, проживающих в зданиях, оборудованных местными водонагревателями — 230л. чел/сут. Нормы приняты с учетом засушливого климата.

В проекте все расчеты и технические решения приняты в соответствии со следующими нормативными документами:

— СНИП 2.04.02−84 Водоснабжение. Наружные сети и сооружения., Москва. Строиздат, 1985;136с.

— СанПин2.1.4.1074−01 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества

2. Расчетно-технологический раздел

2.1 Теоретическое обоснование выбора схемы водоснабжения

Выбор схемы водоснабжения производён на основании сопоставления возможных вариантов ее существования с учетом особенностей объекта, требуемых расходов воды на разных этапах их развития, источников водоснабжения, требовании к напорам, качеству воды и обеспеченности ее подачи.

Схема подачи воды следующая: вода из водозаборных скважин погружными насосами подается по водоводу через установку водоподготовки напорные резервуары и в водопроводные башни, которые расположены на площадке водопроводных сооружений у с. Бурибай и далее в водопроводную сеть.

Водозаборные скважины В конструкции скважины необходимо предусматривать возможность контроля дебита, уровня и отбора проб воды, а так же производства ремонтно-восстановительных работ при применении импульсных, реагентных и комбинированных методов регенераций при эксплуатации скважин.

Диаметр эксплуатационной колонны в скважинах следует принимать при установке насосов: с погружным электродвигателем— равным номинальному диаметру напорного водовода.

Исходя из местных условий и оборудования устье скважины расположено в наземном павильоне.

Габариты павильона в плане приняты из условия размещения в нем электродвигателя, электрооборудования и контрольно-измерительных приборов (КИП).

Высота наземного павильона принята в зависимости от габаритов оборудования.

Верхняя часть эксплуатационной колонны труб должна выступать над полом не менее чем на 0,5 м.

Конструкция оголовка скважины должна обеспечивать полную герметизацию, исключающую проникание в межтрубное и затрубное пространство скважины поверхностной воды и загрязнений.

Монтаж и демонтаж секций скважинных насосов следует предусматривать через люки, располагаемые над устьем скважины, с применением средств механизации.

Верхняя часть надфильтровой трубы должна быть выше башмака обсадной колонны не менее чем на 3 м при глубине скважины до 50 м и не менее чем на 5 м при глубине скважины более 50 м; при этом между обсадной колонной и надфильтровой трубой при необходимости должен быть установлен сальник.

После окончания бурения скважин и оборудования их фильтрами необходимо предусматривать прокачку, а при роторном бурении с глинистым раствором—разглинизацию до полного осветления воды.

Для установления соответствия фактического дебита водозаборных скважин принятому в проекте необходимо предусматривать их опробование откачками.

Для обеззараживания воды в проекте применена ультрафиолетовая технология обработки воды. Выбор технологии обновлен: во-первых, новыми научными проработками проблемы, доказывающими, что ультрафиолетовое излучение может применяться как альтернативаокислительным методом (хлорирование) за счет простоты, безопасности и низких эксплуатационных затрат. К бесспорным достоинствам технологии ультрафиолетового обеззараживания относится отсутствие какого-либо воздействия на химический состав воды, что позволяет решать задачи обеззараживания без образования побочных токсичных продуктов.

Во-вторых, серийный выпуск отечественных установок, отвечающих требованиям международных стандартов и способных обеспечить приемлемые технико-эксплуатационные и экономические показатели, позволяет значительно расширить область применения ультрафиолетовой обработки. В — третьих, появилась возможность обеспечения надежного санитарно-эпидемиологического контроля за обеззараженной водой, так как в 1998 году были утверждены методические указания, в которых впервые установлена база облучения, а также определены правила эксплуатации и контроля работы ультрафиолетовых установок, величина базы облучения впервые утверждена в качестве косвенного показателя достижения бактерицидного эффекта.

Умягчение воды Умягчение подземных вод достигается катионитным методом фильтрования воды через загрузку, способную обменивать катионы кальция и магния на катионы натрия или водорода. Анализ проб воды свидетельствует о превышении предельно-допустимой концентрации по жёсткости. Поэтому в данном проекте предусмотрена дополнительно технология умягчения воды катионированием.

Водонапорные башни Водонапорные башни предназначены для регулирования подачи и расхода воды и обеспечения необходимого напора в каждой точке сети в любое время суток.

В поселке Бурибай сооружены пять водонапорных башен емкостью бака 0 м³, высотой ствола 12 м, диаметром опоры 1420 мм и по типовому проекту 901−5-29, разработанному институтом «ГипроНИИсельхоз» и ЦНИИЭП Госгражданстроя.

Водонапорная башня включает следующие конструктивные элементы: бак (резервуар), ствол или, иначе, несущую конструкцию.

Башня — колонна (ствол) составляется из двух частей, стальной бак сварной, цилиндрической формы, не имеет днища и переходит конической частью (горловиной) в цилиндрическую опору, заполненную водой.

Стальная крыша приваривается на заводе к цилиндрической стенке бака и является диафрагмой жесткости в крыше имеется смотровой люк. На внутренних стенках бака приварены скобыльдодержатели.

Наружная лестница стальная, с предохранительным ограждением. Внутри башни предусмотрены скобы для спуска обслуживающего персонала при очистке и ремонте башни.

2.2 Определение режима водопотребления и расчетных расходов воды

Максимальный суточный расход, м³/сут

Q_сутmax = K_cymmax *K ((g₁*N + q ₂N₂)/1000), (1)

где К_суттах — коэффициент суточной неравномерности водопотреб-ления, К_суттах= 1,3 [1]

К — коэффициент, учитывающий неучтенные расходы и нужды местной промышленности К = 1,2[1]

q₁ — удельное водопотребление для потребителей получающих воду через водоразборные колонки, д₁ =50 л * чел/сут N — расчетное население, пользующееся водоразборными колонками, N = 2000 чел.

q₂ — удельное водопотребление для жителей проживающих в

зданиях, оборудованных местными водонагревателями q₂ = 230 л*чел/сут[1]

N₂— расчетное население, проживающих в зданиях оборудованных местными водонагревателями

Таблица 1 — Сводное водопотребление

Qcymmax= 1,3 * 1,2 ((50 * 2000 + 230*4000)/1000) = 1591,2 м³/сут Коэффициент максимальной часовой неравномерности:

Кч.тах = ?_тах * 1,4 = 1,82 (2)

где ?_тах — коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, ?_тах = 1,3 ?_тах — коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, ?_тах =1,4 [1]

Кч.тах = 1,3 * 1,4 = 1,82

Расчетный часовой расход, м³/ч

Q_чmax = Кч. тах * Qcymmax /24 (3)

Q_чmax = 1,82 * 1591,2/24 = 120,67 м³/ч

2.2.1 Определение расчетных расходов на хозяйственно-питьевые нужды

Сосредоточенный расход воды (для бани), м³/ч

Q_соср=, (4)

где gнорма водопотребления, g = 150 л [8]

N — расчетное население, N = 6000 чел

Qcocp =150*8* 6000/10⁶ = 7,2 m³/ч или 172.8 m³/сутки, или 2 л/с

2.2.2 Определение противопожарного расхода

Противопожарный расход, л/с:

Q_пож =g_пож*n_пож+g_вр (5)

гдe g _пож— норма расхода воды на тушение одного пожара, g _пож = 10 л/с п пож — количество одновременных пожаров п _пож — 1[1] g_вр — расход на внутренние пожары, g_вр = 2,5л/с [2]

Q_пож =10*1+2,5=12,5 л/с

2.2.3 Определение расчетных расходов по участкам сети

Удельный расход, л /с*м

Q_уд= (6)

где ?l — сумма длин участков сети, ?l =24145M

Q_уд==0,127л/см Путевой расход, л/с

g i =g_уд*l₁

где g_уд — удельный расход, g_уд = 0,127 л/с l₁ — длина рассматриваемого участка (7)

Расчеты по определению путевых расходов сведены в таблицу 2

Таблица 2 -Определение расчетных расходов по участкам сети

2.3 Трассировка и конструирование водопроводной сети

Первоочередной задачей при проектировании и расчете водоводов и водопроводных сетей является обоснование выбора трасс линий на плане. Трассировку водоводов и сетей производят исходя из условия обеспечения требуемой надежности их работы и наименьшей строительной стоимости. Размещение линий водоводов и сетей зависит от следующих условий:

местоположения источников водоснабжения, характера планировки населенного пункта или промышленного предприятия, размещения отдельных потребителей воды, формы и размеров жилых кварталов, цехов, зеленых насаждений, расположения проездов и т. п.;

наличия естественных и искусственных препятствий для прокладки труб (реки, овраги, каналы, железные и шоссейные дороги и т. п.);

рельефа местности.

На выбор трассы магистральных линий существенное влияние оказывает рельеф местности. Их по возможности следует прокладывать по наиболее возвышенным точкам территории. При соблюдении этих условий наличие достаточных свободных напоров в магистральной сети гарантирует создание достаточных напоров и в распределительной сети, получающей воду от магистральной сети и располагаемой на более низких отметках рельефа. Подобная трассировка магистралей обеспечивает относительно меньшее давление в трубах больших диаметров. Кроме того, выбор трассы магистральных линий зависит от места расположения регулирующих емкостей.

Разработку схемы водопроводной сети населенных пунктов начинают с определения места расположения регулирующей емкости. Затем наносят на план основные линии водопроводной сети с таким расчетом, чтобы они снабжали водой все жилые районы и промышленные предприятия. Из числа линий, расположенных в направлении движения основной массы воды и подающих воду к регулирующим емкостям, назначают магистрали. Они должны быть равномерно распределены на территории населенного пункта, охватывая все наиболее крупные водопотребители. Для надежности водоснабжения по основному направлению прокладывают не менее двух параллельныхмагистральных линий на расстоянии 400—800 м. Основные магистрали соединяют перемычками обычно через 600—1000 м. К регулирующим емкостям должна быть предусмотрена подача воды не менее чем по двум линиям.

Выполнив трассировку сети, задают режим подачи воды в нее и определяют расходы воды, поступающие в сеть, а также объемы регулирующих емкостей. Дальнейшая методика расчета и проектирования сети заключается в следующем: намечают расчетную схему отбора воды из сети; задают начальное распределение потоков воды по отдельным линиям сети и находят расчетные расходы воды по участкам; руководствуясь давлением воды, геологическими и другими местными условиями, выбирают материал труб; определяют диаметры труб, потери напора па участках; осуществляют гидравлическую увязку сети, подбор насосов, уточняют первоначально принятые объемы регулирующих емкостей и расходы воды, подаваемой в сеть.

Водопроводная сеть является, как правило, наиболее дорогостоящей частью системы водоснабжения объекта. Она должна удовлетворять основному требованию — бесперебойная подача воды в необходимом количестве к точкам ее отбора под требуемым напором. В соответствии с этим к водопроводным сетям предъявляют следующие требования: герметичность, минимальные гидравлические сопротивления на трение при движении воды в трубах, высокое сопротивление внутренними внешним нагрузкам, длительный срок службы труб и оборудования на сети. Кроме того, водопроводные сети должны удовлетворять требованиям максимальной экономичности.

Трубы, используемые для устройства водопроводных сетей, должны обеспечивать возможность их простого, быстрого и надежного соединения. Они должны быть рассчитаны на давление транспортируемой воды на внутреннюю поверхность, а также иметь необходимую прочность для сопротивления давлению грунта, прогибам от собственного веса и нагрузкам от транспорта.

Важное значение имеет герметичность как самих труб, так и стыковых соединений. Она является необходимым условием успешной и экономичной эксплуатации водопровода. При нарушении герметичности трубопроводов происходят утечки воды, повышаются эксплуатационные затраты, создается опасность загрязнения питьевой воды в результате инфильтрации грунтовой. Кроме того, утечки вызывают размыв грунта, что приводит к серьезным авариям.

В данном проекте приняты полимерные водопроводные трубы по ГОСТу 18 599 — 83 Достоинствами труб являются: долговечность, малые сопротивления, малый вес, простота монтажа и демонтажа, санитарная надёжность.

2.4 Гидравлический расчет водопроводной сети

Расчётные расходы воды по участкам сети представлены на схеме отбора воды в л/с — рис. 1

Гидравлический расчет кольцевой сети выполнен с использованием таблиц [3 ]Потери напора, м

h = l.2S*q² (8)

где S — сопротивление участка трубы Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 1−2;1−54;1−53;1−14;1−16)

Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 52−61; 54−55;14−69), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узел 2−3), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 16−18; 18−27; 18−26), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 26−29; 27−32; 29−35; 29−93), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 93−87; 87−92), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 35−36; 73−74), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 76−77;70−71;73−74), продолжение Рисунок 1- Схема отбора воды (узлы 64−65;69−68;70−71;76−77), продолжение

S=S₀*q (9)

где: Sо — удельное сопротивление, принимаемое в зависимости от диаметра и материала труб [3 ] q qрасход воды по участку, л/с Результаты гидравлического расчета сети сведены в таблицу Таблица 3 Гидравлический расчет сети

Так как результаты гидравлического расчёта свидетельствуют о значительном запасе пропускной способности участков сети, проверочный расчёт на случай пожара не производится.

2.5 Гидравлический расчет водоводов

Гидравлический расчёт водоводов выполнен с использованием таблиц. Потери напора определены по формуле

h = 1,2*1000i*1/1000, (10)

где 1,2 — коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления [1]

1000i — потери напора на трение на участке длиной 1000 м I — длина участка, м Результаты расчёта сведены в таблицу 4. При определении расходов на участках сети учтено, что при нормальной работе по каждому из двух водоводов протекает 50% общего расхода. При аварии работающий водовод имеет нагрузку 70% общего расхода Таблица 4

Примечание. В таблице приведены следующие обозначения:

НС — насосная станция первого подъёма

НСнасосная станция второго подъёма ос — очистная станция

q — расход

v — скорость

2.6 Расчет пьезометрических и свободных напоров

Выбор диктующего направления. Для определения диктующей точки сети рассмотрены направления движения воды:

1) от узла 1 до узла 7

1−2-3−4-5−5* Сумма потерь напора, м h = 3,122

1−2-3−4-5−6-7 h =3,643

1−2-3−7 h=3,38

2) от узла 2 до узлов 11,18

1−2-8−9-15−16−18 h=16,487

1 -2−8-9−10−11 -11' h = 6,061

1−2-8−9-10−11−11″ h = 6,069

1−2-8−9-10−11−11″ ' h = 6,032

1−2-8−9-10−12−12' h = 6,4 054

1−2-8−9-15−16−17−17* h = 14,3337

1−2-8−9- 15- 16- 18−18' h = 16,48

3) от узла 1 до узла 22

1−2-8−9-15−16−18−19−20−20* h = 16,907

1−2-8−9-15−16−18- 19−20−20″ h = 16,927

1−2-8−9-15−16−18- 19−20−20"' h = 16,9071

1−2-8−9-15−16- 18−19−20−20″ '' h = 16,90 703

1−2-8−9-15−16−18−19−21 -21' h = 16,837

1 — 2- 8- 9 -15- 16 -18- 19 -22- 22' h = 76,827

1−2-8−9-15−16−18- 19−22−22″ h = 16,822

88 -91−91 * Л = 38,879

7) от узла 1 до узла 42, 47, 41

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−34 ' h = 38,1705 1−2-&-9−15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−35 ' h = 38,36

1 — 2 — 8 — 9 — 15 — 16 — 18 — 23 — 24 — 25 — 26 — 29 — 30 — 31 — 34 — 35 -36 -37−37' h = 38,9106

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36 -37−38−38 «h = 37,536

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36 -37−38−39−39 h = 37,666

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36−37−38−39−40−40* h= 42,852

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36 -37−38−39−40−41−41 * h = 42,85

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36 -42 -43−43 h = 47,465

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36−42−43−44−44 h= 43,298

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36−42−43−44−45−45* h= 43,33

1 — 2 — 8 — 9 — 15 — 16 — 18 — 23 — 24 — 25 — 26 — 29 — 30 — 31- 34 — 35 -36 -42−43−44−45−46−46 h = 43,345

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36 -42−43−44−45−46−46″ h = 41.99

1−2-8−9-15−16−18−23−24−25−26−29−30−31−34−35−36−42−43−44−45−46−47−47* h = 41,9941

1 — 2 — 8 — 9 — 15 — 16 — 18 — 23 — 24 — 25 — 26 — 29 — 30 — 31- 34 — 35 -36 -42−43−44−45−46−47−47″ h = 41,994

1 — 2 — 8 — 9 — 15 — 16 — 18 — 23 — 24 — 25 — 26 — 29 — 30 — 31- 34 — 35 -36 -42- 43- 44- 45- 46−47−47*** h= 41,995

9) от узла 1 до узлов 74, 42

1−52−61−62−55−54−53−13−14−69−69* h =20,775

1- 52- 61- 62- 55- 56- 57- 58- 64- 65- 66- 67- 68- 70−70* h =32,639

1−52−53- 13- 14−69−68−70−70* h =13,093

1−52−53- 13- 14−69−68−70- 70″ h =13,092

1−52−61−62−63−59−58−64−65−66−67−68−70−71−72−72* h =26,939

1−52−61−62−63−59−58−64−65−66−67−68−70−71−72−73−74−42 h =29,589

1−52−53−13−14−69−68−70−71−72 -73 -74- 42 h =16,432

1−52−53−13−14−69−68−70−71 -72- 72 h =15,302

1−52−53−13−14−69−68−70−71−72−73 — 73' h =16,3

1−52−53−13−14−69−68−70−71−72−73 -74- 74* h =16,803

1−52−53−13−14−69−68−70−71−72−73−74−74″ h =16,8002

1−52−53−13−14−15−16−18−23−24−25−26−29−30−31 -93−87−88−91−92- 9Z h =35,683

1 — 52 — 53 — 13 — 14 — 15 — 16 — 18 — 23 — 24 — 25 — 26 — 29 — 30 — 31 -34−35−36- 4T h =27,803

1 — 52 — 53 — 13 — 14 ~ 15 — 16 — 18 — 23 — 24 — 25 — 26 — 27 — 32 — 93 -87−88−91−92- 9T h =22,9616

Результаты расчёта фактических свободных напоров и пьезометрических отметок приведены в таблицу 5

Таблица 5- Расчет фактических свободных напоров и пьезометрических отметок.

2.7 Расчет напорно-регулирующих сооружений

Регулирующий объём водонапорных сооружений определяется совмещением графика работы насосов и сводного потребления. Расчёт приведен в таблице 6.

W_p = 239,31 +92,14 = 331,45 м³

W_e6 =W_P+ А/_пож = 331,45 + 7,5 = 338,95 м³

W_nom = д_лож * t «60/1000 = 12,5*10*60/1000 = 7,5 м³

Таблица 6 Определение регулирующего объема

Суммарный объем баков существующих водонапорных башен составляет 250 м^3. Дополнительный объем составит 338,95−250 = 88,95 м³ данным проектом в узле с водонапорными башнями предусмотрен резервуар объемом 100 м³ (типовой проект №) и насосная установка, работающая автоматически в зависимости от уровня в баке башни. Подача насоса равна объему одного бака Q_H = 50 м³/ч Требуемый напор, м Н_н=Z_макс-Z_ОН+h (11)

где Z_MaKC — отметка, максимального уровня в баке, Z_MaKC = 387,59 Z_0H— отметка оси насоса, Z_0H = 340,5 м Н — потери напора, при длине напорной линии 25 м и расходе g = 50/3,6 = 13,9л/с, V = 1,37м/с, WOOi = 33,9 м, d = 100 мм, h = 1,02 м Н_н =387,59−340,5 + 1,02 = 48,11 м По подаче и напору приняты насосы марки К45/55 п = 2900 1 рабо чий, 1 резервный

2.8 Расчет сооружений водоподготовки

2.8.1 Установка умягчения воды

Данные для расчёта:

Расчётный расход — 1591,2

Общая жёсткость-10,8 мг-экв/л Щёлочность (карбонатная жёсткость) -2,3 мг-экв/л Концентрация взвешенных веществ — отсутствует Содержание ионов SO₄² — 95мг/л Содержание ионов С/" -ЗОмг/л Содержание ионов Na⁺ -15мг/л Для заданных условий наиболее целесообразным является применение параллельного водород — натрий — катионитового метода умягчения, так как при умягчении по схеме параллельного катионирования одновременно снижается щёлочность воды.

Полная производительность установки, м³/ч

Q₄ = KyQp_ac4.cym/24, (12)

Где К_у — коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды установки, Ку=1,25[1]

Q₄ =1.25*1591.2/24= 82,875 м³/ч Сумма сульфатных и хлоридных анионов в исходной воде в пересчёте на мг-экв/л составляет, А = (95:48,03)+(30:35,46) = 2,83 мг-экв/л,

т.е. не превышает допустимой величины для данного метода [8]

Содержание ионов натрия составляет

Сд/_а= 15:23 = 0,65 мг-экв/л < 1 мг-экв/л [8]

Расход воды, подаваемой на Н — катионитовые фильтры, м³/ч О_н=О_ч(Щ-Щ₀)/(А+Щ), (13)

где Щ — щёлочность исходной воды, Щ = 2,3 мг-экв/л

Щ_о — остаточная щёлочность, Щ_о = 0,03 мг-экв/л [8]

Q_H= м³/ч или у %от Q_t (14)

Q_H= 82,875 (2,3−0,03) /(2,83 + 2,3) = 36,6639 м³/ч или 37%

Рабочая обменная ёмкость Н — катионита, г-экв/м

F^H_раб = К_э F_пол — О, 5 q_удЛС_к (15)

где Кэ — коэффициент эффективности регенерации Н-катионита, Кэ=0,68[5]

Епол — паспортная полная обменная ёмкость катионита в нейтральной среде, Е_пол= 500 г-экв/м³ [5]

q_Уд — удельный расход воды на отмывку катионита после регенерации, q_yd = 5 м³/м³ [5]

С_к — общее содержание в воде катионов Ca²⁺, Mq²⁺, Na⁺, К,

С_к =3,48 г-экв/м³

Е" _раб = 0,68 * 500 -0,5*5* 3,48 = 331,3 г-экв/м³

Объём Н — катионита, м³

W_H = 24 О_н(Ж_оум + C_Na)/(n_p Е" _раб), (16)

где Ж_оум — общая жёсткость умягчённой воды, Ж_оум = 0,035 г-экв/м³[5]

п_р -число регенераций каждого фильтра в сутки, п_р =2 [5]

W_H=24* 36,6639(0,035 + 0,65)/(2 * 331,3) = 0,0908 0,10 м³

Площадь Н — катионитовых фильтров, м²

F_H = WH/H_k (17)

где H_k — высота слоя катионита, Н_к= 1,5 м [5]

F_H= 1,0/1,5 = 0,66 м² Количество Н-катионитовых фильтров

N_H = F_Н/f (18)

где fплощадь стандартного фильтра заводского изготовления, при диаметре фильтра 1500 мм, f= 1,77 м² [5]

N_H = 0,66/1,77 =0,372=1

Расход воды, подаваемой на Nа — катионитовые фильтры, м³/ч

Q_Na =Q_ч-Q_H (19)

Q_Na = 82,875−36,6639 = 46,2111 м³/ч Рабочая обменная ёмкость Na — катионита, г-экв/м³

Е^NA_РАБ= К_э R Е_пол-0,5 q_удЛЖ_ко.исх (20)

где К_э =0,77; q_yd =5 м³/м³ [5]

R — коэффициент, учитывающий снижение обменной ёмкости катионита по Са²⁺ и Мд²⁺ вследствие частичного задержания катионов натрия, R=0,88 Е_пол — паспортная полная обменная ёмкость катионита в нейтральной среде, Е_пол=500 г-экв/м³ [5]

Ж_о исх- - жёсткость исходной воды, Ж_{о исх} =10,8 мг-экв/л Е^Na_раб = 0,77 * 0,88 * 500−0,5 * 5 * 10,8 = 311,8 г-экв/м³

Объём Na — катионита, м³

W_Na = 24 Q_Na Ж_{о ум}/(п_р Е"_ра6), (21)

W_Na = 24 * 46,2111 * 0,35/(2*3118) = 0,6224 м³

Площадь — катионитовых фильтров, м²

F_Na = W_Na/H_k (22)

где Н_к — высота слоя катионита, Н_к= 1,5 м [5]

F_Na = 0,6224/1,5 = 0,4149 м²

Количество Naкатионитовых фильтров

N_Na = F_Na/f, (23)

где fплощадь стандартного фильтра заводского изготовления, при диаметре фильтра 1500 мм, f= 1,77 м² [5]

N_Na = 0,4149/1,77 = 0,234=1

Расход 100% - ной серной кислоты на регенерацию Н-катионитовых фильтров, кг/сут

P_к=K_э Е"_ра6 H_k.fN_Hn_p/1000 (24)

P_к = 0,77* 311,8 * 1,5 «4,77* 0,234 * 2/1000 = 0,298кг/сут

2.8.2 Установка обеззараживания воды

Для обеззараживания воды в проекте применена ультрафиолетовая технология обработки воды. Выбор технологии обусловлен:

Во-первых, с новыми научными проработками проблемы, доказывающими, что ультрафиолетовое излучение может применяться как альтернатива окислительным методам (хлорированию, озонированию) за счёт простоты, безопасности и низких эксплуатационных затрат. К бесспорным достоинствам технологии ультрафиолетового обеззараживания относится отсутствие какого-либо воздействия на химический состав воды, что позволяет решать задачи обеззараживания без образования побочных токсичных продуктов.

Во-вторых, серийный выпуск отечественных установок, отвечающих требованиям международных стандартов и способных обеспечить приемлемые технико-эксплуатационные и экономические показатели позволяет значительно расширить область применения ультрафиолетовой обработки.

В-третьих, появилась возможность обеспечения надёжного санитарно-эпидемиологического контроля за обеззараженной водой, так как в 1998 году были утверждены Методические указания («Санитарный надзор за применением ультрафиолетового излучения в технологии подготовки питьевой воды». № 2.1.4.719−98), в которых впервые установлена доза облучения, а также определены правила эксплуатации и контроля работы ультрафиолетовых установок. Величина дозы облучения впервые утверждена в качестве косвенного показателя достижения бактерицидного эффекта.

Целью расчета установок обеззараживания воды является определение мощности излучения, объема камеры и числа ламп заданной мощности. По расходу воды q₄ ⁼ Q_расч/24=66,4 м³/ч в проекте приняты 1 УДВ 50/70 установок, выпускаемых НПО ПИТ, Размеры установки 1400×1520×420 мм мощность 1,8 кВт. Время пребывания воды в камере

t= (25)

где S — поперечное сечение камеры, S = 5880 см²

L — длина камеры, L= 152 см

п_у— число установок, п_у= 1

t=25c

t 10 с, что удовлетворяет требованиям [5]

t==48/49 c

Количество ламп

n= (26)

где N_H — требуемая мощность, N" = 1,8 кВт [5]

N_n — единичная паспортная мощность лампы,

N_n=0,6KBm

n==3

Потери напора в бактерицидной установке

h₆ = 0,22 (g₄/n_y)² 0,4 м (27)

h₆ = 0,22 (66,3/З)² = 0,01 м

2.9 Расчет водозаборных сооружений

Проверочный расчет скважин. Дебит скважины, м³/сут

Q_скв=q_уд*S*86,4 (28)

где q_yd — удельный дебит, q_yd = 3,47 а/с

S — понижение уровня, S = 1,5 м

Q_cm=449,7 м³/сут Потребное количество скважин п= 1591,2/449,7 4скв.

С учетом перспектив развития с-Бурибай потребуется расширение водозабора до 5 скважин (4 рабочих и 1 резервная)

2.10 Подбор насосов

Подача насосов 18,7 м³/ч Требуемый напор, м Н_тр = Z_MaKC — Z_0H +h₆ + h_ф + h_в + h_3H (29)

где Z_макс— отметка максимального уровня воды в баке башни, Zмакс=387,59 м

Zqh — отметка оси насосов, Z_0H = 306,04 м

h_б — потери напора в бактерицидной установке, h₆ =0,01 м

hф — потери напора в фильтре, h_ф= 5,5 м [1]

h_в — потери напора в водоводах от скважин до башен, h_в=0,11 м h_3H — запас напора, h_3H = 1 м Н_тр = 387,59−306,04+ 0,01 +5,5 + 0,11 + 1 = 88,17 м В скважинах установлены насосы марки 1ЭЦВ6−16−110Г, которые обеспечивают расчетные параметры.

3. Эксплуатационный раздел

3.1 Автоматизация работы насосов

Использование регулируемого электропривода насосных агрегатов в системах коммунального и промышленного водоснабжения в течение последних 5−7 лет явилось предметом пристального внимания со стороны эксплуатирующих организаций. Стало очевидно, что регулирование скорости рабочего колеса насосов позволяет существенно повысить энергетические показатели установок, получить значительную экономию электроэнергии, и сократить потери воды за счет исключения избытка давления в гидравлической сети. К настоящему времени в различных городах и регионах России накоплен значительный опыт применения регулируемого электропривода насосных агрегатов для систем холодного и горячего водоснабжения.

В большинстве случаев реализация этого технического мероприятия выполняется в порядке модернизации действующих насосных станций: в цепи питания асинхронного двигателя насоса устанавливаются преобразователи частоты, позволяющие регулировать скорость двигателя. При этом используются преобразователи иностранных компаний: Hitachi (Япония), Mitsubishi (Япония), Dan Foss (Дания) и др., а также разработки отечественных фирм: «Триол», «Приводная техника», ЧЭАЗ, МПП «Цикл» и прочих.

Существующая практика внедрения регулируемого электропривода для насосных агрегатов выявила определенные недостатки в организации и техническом содержании этих работ. Отсутствует единая техническая политика в данной области. Разрозненная поставка насосных агрегатов, коммутирующего электрооборудования, преобразователей частоты и устройств автоматики затрудняет проектирование и внедрение автоматизированных насосных станций. А несогласованность отдельных элементов может снизить эффективность использования регулируемого электропривода насосных агрегатов.

Эффективное использование возможностей регулируемого электропривода и систем автоматики может быть в полной мере реализовано, если это станет делом насосостроительных предприятий. Такая тенденция ярко проявляется в деятельности передовых зарубежных фирм. Указанный тезис может быть обоснован научно-техническими, конструкторскими, проектными, организационными, маркетинговыми и эксплуатационными соображениями.

Насосный агрегат для экономичной эксплуатации должен иметь возможность адаптироваться к условиям и режимам работы конкретного потребителя. Для этого необходимы:

согласование характеристик насоса с характеристиками гидравлической сети, на которую он работает;

согласование характеристик параллельно работающих насосов;

обеспечение переменного режима работы, связанного с регулированием подачи воды в соответствии с нуждами потребителя.

Сегодня избыток давления (напора) большинства насосных станций и гидравлических сетей до 40% превосходит объективно требуемый уровень, что вынуждает гасить избыток напора гидравлическими средствами. Это связано с тем, что при проектировании насосных станций насосы выбираются из стандартного ряда с большим запасом по напору и рассчитываются на максимальный режим расхода. Рабочая зона реального режима работы не всегда совпадает с зоной оптимального КПД насосов.

Если насос работает с постоянной стандартной скоростью вращения, то необходимая адаптация осуществляется внешними гидравлическими средствами, что связано со значительными потерями энергии. Также следует отметить, что при конструировании насоса его характеристики оптимизируются для узкой рабочей области одного номинального режима, которая практически не используется. На практике высокий уровень КПД наших насосов остается невостребованным.

Одним из главных преимуществ использования регулируемого электропривода насосных агрегатов является возможность адаптации его характеристик к характеристикам гидравлической сети посредством выбора рациональной номинальной скорости вращения рабочего колеса, отвечающей основному режиму работы установки. При этом номинальная скорость может быть как выше, так и ниже стандартного значения.

Большинство насосов и насосных станций работает или объективно должны работать с переменной производительностью. Гидравлические способы не экономичны и не дают возможности автоматизированного регулирования.

Второе принципиальное преимущество регулируемого электропривода состоит в том, что если насосный агрегат должен работать с переменной производительностью, то с энергетической точки зрения это наиболее рационально осуществлять путем регулирования скорости рабочего колеса насоса. На основании вышеизложенного можно предложить установочную систему СТЭП.

Станция управления типа СТЭП предназначена для автоматического, дистанционного и ручного управления технологическими электроприводами, насосными агрегатами и вентиляторами с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором, в том числе работающих в системах холодного и горячего водоснабжения, системах отопления и вентиляции. Станция СТЭП может работать как составная часть системы электрооборудования центральных и индивидуальных тепловых пунктов, насосных, котельных, промышленных установок и технологических комплексов.