Расчет системы водоснабжения города

СОДЕРЖАНИЕ

 

1 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА……………………...5

1.1 Определение расчетных расходов водопотребления…………………….....5

1.2 Определение расходов воды на поливку территории………………………7

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ НА ПРОМПРЕДПРИЯТИИ………8

2.1 Хозяйственно-питьевое водопотребление промпредприятия……………...8

2.2 Водопотребление на  прием душа…………………………………………...10

2.3 Технологическое водопотребление  предприятия…………………………12

2.4 Суммарное водопотребление  города………………………………………13

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА…….14

3.1 Проектирование водозаборных  сооружений………………………………14

3.2 Проектирование очистных  водопроводных сооружений…………………14

3.3 Зоны санитарной  охраны……………………………………………………15

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ СТОЧНЫХ ВОД…………15

4.1 Расчетные расходы сточных вод от населения города……………………15

4.2 Расчетные расходы  вод от промпредприятия……………………………..16

4.3 Составление таблицы  притока сточных вод по часам  суток……………..18

4.4 Выбор системы и  схемы водоотведения…………………………………...19

4.5 Трассировка сети  водоотведения…………………………………………...19

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ…………………………………………………………………………….19

5.1 Определение расчетных  расходов сточных вод…………………………...19

5.2 Определение концентраций  загрязненных сточных вод………………….20

5.3 Определение коэффициента смешения и степени разбавления сточных вод водами водоема…………………………………………………………21

5.4 Определение необходимой  степени очистки сточных вод  по взвешенным веществам……………………………………………………………………23

5.5 Определение необходимой  степени очистки сточных вод по БПК полное смеси сточных вод и вод водоема………………………………………….23

5.6 Выбор и обоснование  метода очистки сточных вод  и состава очистных сооружений…………………………………………………………………..24

5.7 Выбор места расположения  канализационных очистных сооружений….26

Приложение 1……………………………………………………….……………27

Приложение 2……………………………………………………….……………29

Приложение 3……………………………………………………….……………31

Приложение 4……………………………………………………….……………32

Приложение 5……………………………………………………….……………33

 

1 РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА

1.1 Определение расчетных расходов водопотребления

Среднесуточный расход воды определяют по формуле:

, м³/сут,

где К_н – коэффициент, учитывающий расход воды на нужды учреждений, организаций и предприятий социально-гарантированного обслуживания, а также неучтенные расходы, принимается от 1,1 до 1,2 (для городов с числом жителей более 50 тыс. человек рекомендуется принимать К_н=1,2).

– суточная (средняя за год) проектная  норма водопотребления на питьевые и хозяйственные нужды на одного жителя  i-го района жилой застройки с соответствующей степенью санитарно-технического оборудования зданий, л/чел.сут;

- расчетное число жителей  i-го района жилой застройки;

где - плотность населения в районе жилой застройки, чел/га;

- площадь района жилой застройки, га;

n - число районов жилой  застройки с различной степенью  благоустройства.

Проектная норма водопотребления  в соответствии со степенью благоустройства принимается согласно таблицы 3.1.

При 4 степени благоустройства q_А = 140 л/сут. на 1 жителя; при 5 степени q_В = 180 л/сут на 1 жителя.

По генплану города в  соответствии с масштабом определяем площадь районов жилой застройки:

F_А = 248 га    F_В = 181 га.

По заданию плотность населения в районе А составляет P_А = 140 чел/га, в районе В P_В = 180 чел /га.

Тогда,

N_А = Р_А · F_A

N_B = P_B · F_B

N_А = 248  · 140 = 34720 чел.

N_B = 181 · 180 = 32580 чел

N = 34720 + 32580 = 67300 чел

Тогда среднесуточный расход воды составит:

 м³/сут

Определяем расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления определяют по формулам:

Q_сут.max = K_{сут.макс} Q, м³/сут;

Q_сут.min = K_{сут.мин} Q, м³/сут,

где K_сут.max и K_сут.min – коэффициенты суточной неравномерности, соответственно максимальный и минимальный.

Принимаем: К_сут.max = 1,2; К_сут.min = 0,8, тогда

Q_сут.max = 1,2 ∙ 12870,24= 15444,29 м³/сут,

Q_сут.min = 0,8 ∙ 12870,24= 10296,19м³сут.

Среднечасовые расходы воды определяем по формулам:

, м³/ч;

Q_ч =

м³/ч

, м³/ч;

, м³/ч,

где K_ч.max и K_ч.min – коэффициенты часовой неравномерности, соответственно максимальный и минимальный.

K_ч.max = a_max b_max

K_ч.min = a_min b_min

где α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства  зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаемый:

α_макс = 1,2 ÷ 1,4;

α_мин = 0,4 ÷ 0,6;

β – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый по таблице 3.2.

Принимаем: α_max = 1,2; ß_max = 1,15;

α_min = 0,4; ß_min = 0,6

K_ч.max = 1,2 ∙ 1,15 = 1,38

K_ч.min = 0,4 ∙ 0,6 = 0,24

 м³/ч

Расчетный коэффициент  часовой неравномерности определяется по формуле

.

По величине производится процентное распределение воды по часам суток.

1.2 Определение расходов воды на поливку территории

В данном курсовом проекте  отсутствуют  данные о площадях по видам благоустройства, поэтому удельное среднесуточное за поливочный сезон потребление воды на поливку в расчете на одного жителя принимаю 60 л/сут в зависимости от мощности водозаборных сооружений, степени благоустройства населенного пункта и других местных условий.

, м³/сут,

где q_пж – проектная норма полива из расчета на одного жителя, л/сут;

N_ж - количество жителей в населенном пункте, чел.

, м³/сут,

, м³/сут

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ВОДЫ НА ПРОМПРЕДПРИЯТИИ

2.1 Хозяйственно-питьевое водопотребление промпредприятия

Суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды находят из выражения:

, м³/сут,

где n_см – число смен в сутки;

 - расчетный расход на хозяйственно-питьевые нужды за смену, который определяют по формуле:

, м³/см,

где q_x, q_г – норма водопотребления на одного рабочего в смену, соответственно в холодных и горячих цехах:

q_x = 25л/см на 1 рабочего;

q_г = 45л/см на 1 рабочего;

N_x и N_г – число рабочих соответственно в холодных и горячих цехах.

Максимальный часовой  расход определяется по формуле

, м³/ч,

где K_x и K_г – коэффициенты часовой неравномерности потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды соответственно в холодных и горячих цехах: K_x = 3; K_г = 2,5;

T – продолжительность смены в часах ( T = 8 ч).

 

Предприятие А.

На предприятии работает в сутки 7000 чел.

1смена (35%) – 2450 чел

2 смена (35%) – 2450 чел

3 смена (30%) – 2100 чел.

85% работает в холодных цехах, 15% - в горячих цехах.

	1 смена	2 смена	3 смена
Количество работающих в холодных цехах, чел.	2083	2083	1785
Количество работающих в горячих цехах, чел.	367	367	315

Определяем расчетный расход на хозяйственно-питьевые нужды за смену в холодных цехах:

 м³/см

 м³/см

 м³/см

ΣQ_х = 148,8 м³/сут

Определяем расчетный  расход на хозяйственно-питьевые нужды  за смену в горячих цехах:

м³/см

м³/см

 м³/см

ΣQ_г = 47,2 м³/сут

 

Предприятие В.

На предприятии работает в сутки 2000 чел.

1 смена (55%) – 1100 чел

2 смена (45%) – 900 чел.

85% работают в холодных цехах, а 15% - в горячих цехах.

	1 смена	2 смена
Количество работающих в холодных цехах, чел.	935	765
Количество работающих в горячих цехах, чел.	165	135

Определяем расчетный расход на хозяйственно-питьевые нужды за смену в холодных цехах:

м³/см

м³/см

ΣQ_х = 42,5 м³/см

Определяем расчетный  расход на хозяйственно-питьевые нужды  за смену в горячих цехах:

 м³/см

 м³/см

ΣQ_г =13,5 м³/см

2.2 Водопотребление  на прием душа

Расход воды на прием  душа зависит от количества рабочих и служащих, принимающих душ в каждой смене. Душ принимается в течение 45 мин в первый час последующей смены.

Максимальный часовой расход воды на душевые нужды определяется по количеству установленных душевых сеток, принимая расход на одну душевую сетку 500 л.

Расчетный расход на душевые нужды  за смену (или за час) определяют по формуле:

, м³/см, м³/ч

где m – расчетное количество душевых сеток, определяемое по формуле:

,

где - количество рабочих, принимающих душ соответственно в горячих и холодных цехах в смену;

- количество человек, обслуживаемых  одной душевой сеткой, принимается в зависимости от категории производства.

Категория предприятия

1б = 7

2г = 3

Суточный расход воды на душевые нужды  находят из выражения

м³/сут.

Предприятие А

Работает 7000 чел., из них душем пользуются в холодных цехах 30%, в горячих цехах – 65%.

1 смена: 2450 чел. – 735 чел. в холодных цехах, 1593 чел в горячих цехах;

2 смена: 2450 чел. – 735 чел в холодных цехах, 1593 чел в горячих цехах;

3 смена: 2100 чел. – 630 чел в холодных цехах, 1365 чел в горячих цехах.

Q_1см = 0,5 ∙ 332,6 = 166,3 м³/сут

Q_2см = 0,5 ∙332,6 = 166,3 м³/сут

Q_3см = 0,5∙ 285 = 142,5 м³/сут

м³/сут

Предприятие В

Работает 2000 чел., из них душем пользуются в холодных цехах 30%, в горячих цехах – 65%.

1 смена: 1100 чел. – 330 в холодных цехах, 715 чел. в горячих цехах.

2 смена: 900 чел. – 270 в холодных цехах, 585 чел. в горячих цехах.

Q_1см = 0,5 ∙ 348,3 = 174,2 м³/сут

Q_2см = 0,5 ∙ 285 = 142,5 м³/сут

м³/сут.

2.3 Технологическое  водопотребление предприятия

В курсовом проекте задано два промышленных предприятия. Распределение по сменам для первого предприятия принять:

Для второго предприятия:

, м³/см

, м³/см

Часовой расход воды определяют по формуле

, м³/ч,

где T - продолжительность смены в часах, T= 8 ч.

Предприятие А.

Q_{1 см} =40% ∙ 4500= 1800 м³/см

Q_{2 см} = 30% ∙ 4500 = 1350 м³/см

Q_{3 см} = 30% ∙ 4500 = 1350 м³/см

Предприятие В.

Q_{1 см} = 50% ∙ 6000 = 3000 м³/см

Q_{2 см} = 50% ∙ 6000 = 3000 м³/см

Суммарные расходы воды по отдельным предприятиям вношу в таблицу 1 приложения 1.

2.4 Суммарное  водопотребление города

Суммарный максимальный суточный расход по городу определяю по формуле

 м³/сут.

% макс = 4,17 · К _ч^расч  = 4,17 · 1,7 =7,09

Полученные данные вношу в таблицу 2 приложения 2.

На основании данных приложения 2 строю ступенчатый график водопотребления города. График представлен в приложении 3.

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГОРОДА

3.1 Проектирование водозаборных сооружений

Согласно заданию на курсовое проектирование уровень верхних  вод УВВ = 186,1 м, а уровень нижних вод УНВ = 183,5 м. Так как разница между УВВ и УНВ равна 2,6 метра, то принимаем русловой водозабор раздельного типа.

Рисунок 2 Русловой водозабор  раздельного типа

1 – водоприемные окна с решетками; 2 – оголовок; 3 – самотечные трубопроводы; 4 – береговой колодец; 5 – плоские съемные сетки; 6 – поперечная перегородка; 7 – колонка управления задвижками; 8 – всасывающие трубопроводы;  9 – насосная станция; 10 – напорные трубопроводы; 11 – камера переключения;12 – задвижки; 13 – обратные клапаны; 14 – горизонтальные центробежные насосы.

3.2 Проектирование  очистных водопроводных сооружений

Согласно заданию на проектирование поверхностный источник (река) обладает следующими характеристиками:

Мутность = 30 мг/л

Цветность = 50 градусов.

Река по показателям мутности относится к маломутным источникам, а по показателям цветности – к источникам средней цветности.

Для осветления и обесцвечивания поверхностных вод используем одноступенчатое фильтрование с помощью скорых напорных фильтров.

3.3 Зоны санитарной охраны

Граница первого пояса  зоны водопроводных сооружений должна совпадать с ограждением площадки сооружений и предусматриваться на расстоянии: от стен резервуаров фильтрованной воды и фильтров – не менее 30 м.; от стен остальных сооружений – не менее 15 м.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ РАСХОДОВ СТОЧНЫХ ВОД

4.1 Расчетные  расходы сточных вод от населения  города

Для определения расчетных  расходов сточных вод используем данные из п. 1.1.

Q_w = 4860,8 + 5864,4 = 10725,2 м³/сут

 

Среднечасовой расход сточных вод Q_h, определяется по формуле

, м³/ч

 Среднесекундный расход  сточных вод q_w, определяется по формуле:

, л/с

По величине q_w определяются величины коэффициентов общей неравномерности K_gen.max, K_gen.min , после чего вычисляются максимальные и минимальные часовые и секундные расходы сточных вод.

_{Кgen.max = 1,55}

_{Кgen.min = 0,62}

Q

= К_gen.max · Q_h

Q

= 1,55 · 446,88 = 692,7 м³/ч

Q

= К_gen.min · Q_h

Q

= 0,62 · 446,88 = 277,1 м³/ч

q

= К_gen.max · q_w

q

= 1,55 · 124,1 = 192,3 л/с

q

= К_gen.min.·q_w

q

=0,62 · 124,1 = 76,9 л/с

4.2 Расчетные расходы сточных вод от промпредприятий

Расчетные расходы от промпредприятий складываются из расходов бытовых, душевых и производственных сточных вод.

 а) Расходы бытовых  сточных вод определяются для  холодных и горячих цехов каждой смены в отдельности по формуле:

, м³/см

где q_i – норма водоотведения бытовых сточных вод для данного вида цехов, л/чел. см (принимается равной 45 л/чел. см – для горячих цехов; 25 л/чел. см - для холодных цехов),

N_i – число работающих в данных цехах в смену, чел.

Максимальный секундный  расход бытовых сточных вод определяется по формуле:

, л/с

где К – коэффициенты часовой неравномерности поступления  бытовых сточных вод ( для горячих цехов – 2.5, для холодных – 3 ).

Предприятие А

Предприятие В

 б) Расходы душевых  сточных вод определяются по  норме 500 л воды на одну душевую  сетку. Время приема душа – первый час последующей смены. Душевой расход определяется по формуле:

, м³/см , м³/ч

где m – количество душевых сеток, шт.

 

 

 

 

Предприятие А

Q_1см = 0,5 ∙ 332,6 = 166,3 м³/сут

Q_2см = 0,5 ∙332,6 = 166,3 м³/сут

Q_3см = 0,5∙ 285 = 142,5 м³/сут

м³/сут

Предприятие В

Q_1см = 0,5 ∙ 348,3 = 174,2 м³/сут

Q_2см = 0,5 ∙ 285 = 142,5 м³/сут

м³/сут.

4.3 Составление таблицы притока сточных вод по часам суток

Процентное распределение  хозяйственно-бытовых сточных вод  от населения города по часам суток принимается по типовым графикам водоотведения, представленным в таблице А.2 приложения по ближайшему значению коэффициента общей неравномерности К_табл наиболее приближенному к расчетному значению К_{gen max}.

% макс = 4,17 · К_{gen max} = 4,17 · 1,55 = 6,46

Полученные данные свожу в таблицу 3 приложения 4. По данным таблицы 8 строю ступенчатый график. График представлен в приложении 5.

 

 

4.4 Выбор системы  и схемы водоотведения

В проекте предусматривается  разработка неполной раздельной системы  канализации города. Хозяйственно-бытовые  и производственные сточные воды отводятся по единой сети труб. Производственно-бытовая сеть проектируется по пересеченной схеме.

4.5 Трассировка сети водоотведения

Расстояние от границы  жилой застройки до очистных канализационных  сооружений в соответствии с СНиП должно составлять не менее 500 м.

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

5.1 Определение  расчетных расходов сточных вод

Общий (суммарный) суточный расход сточных вод, поступающих  на станцию:

Q_W = 22269 м³/сут.

Среднесуточный расход бытовых сточных вод от населения  города:

= 10725,2 м³/сут.

Суточный расход сточных  вод от промпредприятий:

, м³/сут.

Q_пр = 22269 – 10725,2 = 11543,8 м³/сут.

Среднечасовой расход сточных  вод станции составит:

Q_h= Q_W/24 м³/ч

Q_h = 22269/24 = 927,88 м³/ч

Среднесекундный расход сточных вод составит:

q_w = Q_h/3.6 л/с,

q_w = 927,88 /3,6 = 257,74 л/с

Q_{h мах} = 1496,59м³ /ч

Q_{h min} = 349,66м³ /ч

q_{w max} =

л/с

q_{w min} =

л/с

5.2 Определение концентраций загрязненных сточных вод

 Концентрация  загрязнений промышленного стока принимается по заданию на проектирование: концентрация взвешенных веществ b_{en пр} = 410 мг/л;

БПК полное L_{en пр} =320 мг/л.

Концентрация взвешенных веществ  в хозяйственно-бытовых сточных  водах определяется по формуле:

, мг/л;

где 65 г/сут – норма взвешенных веществ на одного жителя в сутки;

q_n – норма среднесуточного отведения воды на одного жителя, л/чел. сут.

Для района А:

b

= = 464,3 мг/л

Для района В:

b

= = 361,1 мг/л

Концентрация взвешенных веществ в общем стоке определяется по формуле:

, мг/л;

мг/л

Концентрация  по БПК полному хозяйственно-бытовых  сточных вод определяется по формуле:

, мг/л;

где 64г/сут –  норма  БПК полное осветленной воды на одного жителя.

Для района А:

L

= = 457 мг/л.

Для района В:

L

= = 355,5 мг/л.

Концентрация  БПК  полн. в общем стоке определяется по формуле:

, мг/л

 мг/л

5.3 Определение  коэффициента смешения и степени  разбавления сточных вод водами  водоема

Коэффициент смешения а, определяется по методу Родзиллера и Фролова по формуле:

;

а – коэффициент смешения.

е – основание натурального логарифма е = 2.72.

α – коэффициент, учитывающий  гидравлические факторы смешения и  определяется по формуле:

;

где – коэффициент извилистости реки, определяемый через расстояния от места выпуска сточных вод до расчетного створа по прямой L_пр и по фарватеру L_ф, в м.

ξ – коэффициент, зависящий  от места сброса сточных вод в  водоем.

ξ = 1 – у берега;

ξ= 1,5 – в устье.

Е – коэффициент турбулентной диффузии.

где V_ср   – средняя скорость течения реки, м/с;

_.Н_ср – средняя глубина реки, м;

Qr – расход реки 95 % обеспеченности, м³/с;

q_w – расход сбрасываемой сточной воды, м³/с.

 

Кратность разбавления перед расчетным створом определяется по формуле:

;

5.4 Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам

Согласно санитарным требованиям предельно допустимое содержание взвешенных веществ в воде сбрасываемой в водоем определяется по формуле:

, мг/л;

где b_ex – допустимая концентрация взвешенных веществ в очищенном стоке, мг/л;

Р - допустимое увеличение концентрации взвешенных веществ в водоеме после сброса сточных вод для первого вида водопользователей P = 0.25 мг/л;

 br - концентрация взвешенных веществ в воде водоема до сброса сточных вод.

мг/л

5.5 Определение необходимой степени очистки сточных вод по БПК полное смеси сточных вод и вод водоема.

Концентрация загрязнений  в сточных водах удовлетворяющая  санитарным требованиям при сбросе их в водоем определяем по формуле:

где L_ex – БПК полное очищенных сточных вод ;

L_r – БПК полное речной воды до места сброса сточных вод ;

Lnp.дon. - предельно допустимое  значение БПК полное смеси  речной и сточной воды в  расчетном створе, L_np-доп. =3;

К_w, К_r. – константы скорости потребления кислорода сточной и речной воды, К_cт. =0,15; К_р. = 0,1

Т – продолжительность течения речной воды от места выпуска сточных вод до расчетного створа

 

 

 

сут

 

, мг О₂/л

 

 

5.6 Выбор и обоснование метода очистки сточных вод и состава очистных сооружений

Выбор метода очистки  сточных вод и выбор состава  сооружений очистной станции производится в зависимости от суточной производительности станции и показателей требуемой степени очистки сточных вод:

- пропускная способность  очистной станции – Q_w = 22269 м³/сут;

- требуемая степень  очистки сточных вод по:

взвешенным веществам - b_eх = 30,38 мг/л;

БПК_полн - L_eх = 69,214 мг/л;

Для очистки сточных  вод содержащих в своем составе  хозяйственно-бытовые сточные воды применяются сооружения полной биологической  очистки сточных вод. Сооружения полной биологической очистки сточных вод снижают концентрации загрязнений по взвешенным веществам и БПК до 15 мг/л.