Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Водоотведение. 4

Введение

В населенных местах и на промышленных предприятиях образуются загрязнения, связанные с повседневной деятельностью человека.

Сточные воды подразделяются на бытовые, производственные (промышленные) и дождевые (атмосферные).

К бытовым водам относятся воды, поступающие от раковин, умывальников, ванн, а также воды, поступающие из санитарных узлов, т. е. загрязненные в основном физиологическими отбросами. К категории бытовых сточных вод относятся, кроме того, воды, поступающие из бань, прачечных, душей, воды после мытья полов и т. д. К производственным сточным водам относятся воды, использованные в технологических процессах производства. Дождевые воды образуются вследствие выпадения атмосферных осадков в виде дождя или таяния снега.

В настоящее время при отведении сточных вод от населенных мест и промышленных предприятий приходится иметь дело чаще всего не с отдельными видами вод, а со смесью бытовых с производственными, а иногда и с дождевыми водами.

Для поддержания санитарного благополучия следует немедленно удалять отбросы и сточные воды с территории населенных мест, чтобы не загрязнять окружающую местность и водоемы.

Под канализацией принято понимать комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих сбор и быстрое удаление за пределы населенных мест и промышленных предприятий загрязненных сточных вод, их очистку, обезвреживание и обеззараживание.

Объектом канализации являются жилые кварталы города, здания и территория промышленных предприятий.

Выполнение курсового проекта позволяет получить практические навыки расчета, проектирования системы водоотведения населённого пункта, а также закрепить теоретический материал курса и изучить нормативно-справочную литературу для реализации ее требований при проектировании.

1 Природно-климатическая характеристика района расположения города Могилев

Город Могилев является областным центром Республики Беларусь. Климатические параметры холодного периода года и поправка на ветровой недоучет, соответствующие данному району, согласно СНБ 2.04.05 – 2000, представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Климатические параметры холодного периода года

Метеорологическая характеристика	Единица измерения	Величина
Абсолютная минимальная температура воздуха	ºС	минус 37
Температура наиболее холодных суток обеспеченностью: – 0,92 – 0,98	ºС ºС	минус 29 минус 34
Температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью: – 0,92 – 0,98	ºС ºС	минус 24 минус 28
Температура воздуха обеспеченностью 0,94	ºС	минус 11,5
Сумма отрицательных средних месячных температур	ºС	минус 21,8
Средняя продолжительность периодов со средней суточной температурой воздуха не выше: – 0 ºС – 8 ºС – 10 ºС	сут сут сут	132 204 220
Средняя температура воздуха периодов со средней суточной температурой воздуха не выше: – 0 ºС – 8 ºС – 10 ºС	ºС ºС ºС	минус 5,1 минус 1,9 минус 1,1
Среднее число дней с оттепелью за декабрь-февраль	сут	30
Дата начала и окончания отопительного периода (период с температурой воздуха не выше 8 ºС): – начало – конец		03.10 24.04
Средняя месячная относительная влажность: – в 15 ч. наиболее холодного месяца (января) – за отопительный период	% %	82 84
Среднее количество (сумма) осадков за ноябрь-март	мм	217

Продолжение таблицы 1

Метеорологическая характеристика	Единица измерения	Величина
Среднее месячное атмосферное давление на высоте установки барометра за январь	гПа	993,7
Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль	румб	Ю
Средняя скорость ветра за отопительный период	м/с	4,4
Максимальная из средних скоростей ветра по румбам в январе	м/с	4,7
Среднее число дней с ветром со скоростью 10 м/с при отрицательной температуре воздуха	сут	9

Климатические параметры теплого периода года и поправка на недоучет, соответствующие данному району, приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Климатические параметры теплого периода года

Метеорологическая характеристика	Единица измерения	Величина
Среднее атмосферное давление на высоте установки барометра: – месячное за июль – за год	гПа гПа	990,3 992,5
Высота барометра над уровнем моря	м.	192,5
Температура воздуха обеспеченностью: – 0,95 – 0,96 – 0,98 – 0,99	ºС ºС ºС ºС	21,5 22,5 24,5 26,0
Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца года (июля)	ºС	23
Абсолютная максимальная температура воздуха	ºС	36
Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 ч. наиболее теплого месяца (июля)	%	58
Среднее количество (сумма) осадков за апрель–октябрь	мм	459
Суточный максимум осадков за год: – средний из максимальных – наибольший из максимальных	мм мм	33 74
Преобладающее направление ветра за июнь-август	румб	З
Минимальная из средних скоростей ветра по румбам в июле	м/с	3,7
Повторяемость штилей за год	%	9

Продолжение таблицы 2

Метеорологическая характеристика

Единица измерения

Величина

Максимальная за год интенсивность осадков в течение 20 мин:

– средняя из максимальных

– наибольшая из максимальных

мм/мин

Средняя месячная и годовая температура воздуха, средняя за месяц и за год суточная амплитуда температуры воздуха, средняя месячная и годовая относительная влажность, средняя за месяц и за год продолжительность солнечного сияния, соответствующая данному району, приведена в таблице 3.

Таблица 3 – Средняя месячная и годовая температура воздуха, средняя за месяц и за год суточная амплитуда температуры воздуха, средняя месячная и годовая относительная влажность, средняя за месяц и за год продолжительность солнечного сияния

Месяц	Средняя месячная и годовая температура воздуха, ºС	Средняя за месяц и за год суточная амплитуда температуры воздуха, ºС	Средняя месячная и годовая относительная влажность, %	Средняя за месяц и за год продолжительность солнечного сияния, час
Январь	минус 7,6	6,4	86	52
Февраль	минус 6,9	7,0	84	77
Март	минус 2,3	7,7	81	125
Апрель	5,5	8,8	74	182
Май	12,9	11,1	68	258
Июнь	16,3	10,8	70	272
Июль	18,0	10,8	74	262
Август	16,5	10,7	76	241
Сентябрь	11,6	9,7	80	160
Октябрь	5,4	7,0	84	91
Ноябрь	минус 0,1	4,9	88	37
Декабрь	минус 4,9	5,3	89	26
Год	5,4	8,4	80	1783

Среднее за год число дней с температурой воздуха ниже и выше заданных пределов и с переходом температуры воздуха через 0 ºС в течение суток, глубина промерзания грунта, глубина нулевой изотермы в грунте, снежный покров, среднее число дней с атмосферными явлениями за год, соответствующие данному району, приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Среднее число дней с температурой воздуха ниже и выше заданных пределов и с переходом воздуха через 0 ºС в течение суток, глубина промерзания грунта, глубина нулевой изотермы в грунте, снежный покров, среднее число дней с атмосферными явлениями за год

Метеорологическая характеристика

Единица измерения

Величина

Среднее число дней с минимальной температурой воздуха равной и ниже:

– минус 35 ºС

– минус 30 ºС

– минус 25 ºС

сут

0,1

0,8

Среднее число дней с максимальной температурой воздуха равной и выше:

– 25 ºС

– 30 ºС

– 34 ºС

сут

0,2

Среднее число дней с переходом температуры воздуха через 0 ºС

сут

Глубина промерзания грунта:

– средняя из максимальных за год

– наибольшая из максимальных

– тип грунта

Су

см

см линок, подстилаемый на глубине около 1 м песком

130

Легкий пылеватый суглинок, подстилае-мый на глубине до 1м

моренным

суглинком

Глубина нулевой изотермы в грунте:

– средняя из максимальных за год

– максимум обеспеченностью

– 0,90

– 0,98

см

104

Высота снежного покрова:

– средняя из наибольших декадных за зиму

– максимальная из наибольших декадных

– максимальная суточная за зиму на последний день декады

см

Продолжение таблицы 4
Метеорологическая характеристика	Единица измерения	Величина
Продолжительность залегания устойчивого снежного покрова	сут	106
Среднее число дней с атмосферными явлениями за год: – пыльная буря – гроза – туман – метель	сут сут сут сут	0,1 28 65 25

2 Выбор системы водоотведения

Сточные воды транспортируют по трубам и каналам канализационной сети за пределы города в основном самотеком.

В зависимости от условий поступления различных категорий сточных вод в сеть и их транспортирования по ней различают следующие системы канализации:

общесплавная – в одну канализационную сеть поступают сточные воды всех трех категорий (бытовые, производственные и атмосферные);
раздельная – все перечисленные воды отводятся по самостоятельным сетям или устраиваются две сети (бытовая и производственно-дождевая либо производственно-бытовая и дождевая):

полная – одновременно строятся все указанные сети;
неполная – строится одна из сетей (сеть бытовых вод), а атмосферные воды неорганизованно поступают в водоем;

полураздельная – обязательно строятся две сети: одна – для отведения бытовых и производственных сточных вод, другая – для атмосферных, в местах пересечения этих сетей устраиваются разделительные камеры;
комбинированная – сочетание общесплавной и раздельной систем.

В ряде случаев устройство комбинированной системы канализации обусловлено тем, что с ростом города в общесплавную систему сбрасывают бытовые и производственные воды новых районов города, а ливневые воды по самостоятельной водосточной сети направляют в ближайшие водоемы. При такой системе часть района города имеет общесплавную систему, а другая часть (новые районы) – раздельную [6].

В курсовом проекте принята полураздельная система водоотведения.

3 Выбор схемы водоотведения

Схема водоотведения представляет собой план канализуемого объекта с нанесенными на нем элементами сети водоотведения.

Выбор схемы канализации зависит от принятой системы канализации и является конкретным технически и экономически обоснованным решением по выбору и размещению комплекса инженерных сооружений для приема, транспортирования, очистки сточных вод и выпуска их в водоемы или для последующего использования.

Различают следующие основные схемы начертания наружных водоотводящих сетей на генпланах:

перпендикулярная – коллекторы отдельных бассейнов водоотведения или уличные сети прокладываются перпендикулярно направлению движения воды в водоеме. Такая схема применяется, главным образом, для отвода атмосферных и незагрязненных производственных сточных вод, не требующих очистки;
пересеченная – коллекторы бассейна водоотведения прокладываются перпендикулярно направлению течения водного объекта и объединяются главным коллектором, прокладываемым по пониженной части проектируемой территории вдоль водного потока. Эта схема применяется в случае, когда все сточные воды нуждаются в очистке;
зонная (поясная) – городская канализационная сеть разбивается на несколько зон. При двухзонной схеме, ввиду того, что сточные воды нельзя транспортировать на очистные сооружения самотеком, на нижнем перехватывающем коллекторе устраивают насосную станцию, перекачивающую сточные воды из коллектора нижней зоны в коллектор верхней зоны, по которому сточные воды спускаются на очистные сооружения самотеком;
радиальная (децентрализованная) – сточные воды поступают на раздельные очистные сооружения децентрализованным путем. Такое решение может быть принято при сравнительно плоском рельефе местности и при устройстве канализации больших городов;
веерная (параллельная) – когда вследствие больших уклонов местности в направлении к водоему коллекторы прокладывают параллельно друг другу под некоторым углом к реке. Эти коллекторы перехватываются главным коллектором, отводящим сточные воды за пределы населенного пункта на очистные сооружения [6].

В курсовом проекте принята пересеченная схема водоотведения.

4 Трассировка сети

Под трассировкой сети понимается начертание водоотводящей сети на генеральном плане канализуемого объекта.

При трассировке канализационной сети нужно стремиться к тому, чтобы возможно большее количество сточных вод из города или промышленного предприятия отводилось по трубам и каналам самотеком. Трассировка сети зависит от многих факторов: рельефа территории, местоположения очистных сооружений, места выпуска сточных вод в водоем, принятой системы канализации, грунтовых условий, характера застройки кварталов, насыщенности местности подземными сооружениями, очередности строительства и др.

Трассировка начинается с проектирования главного и отводящего коллекторов, которые обычно прокладываются по тальвегам, набережным рек и ручьев. Следует избегать прокладки длинных коллекторов с малым расходом сточных вод. В пределах застройки все коллекторы трассируют вдоль проездов, при этом максимально используется уклон местности.

По главному коллектору сточные воды отводят за пределы канализуемого объекта. Часто рельеф местности не позволяет отвести сточные воды из города самотеком. В этих случаях устраивают насосные станции для подъема и перекачки сточных вод. Следует стремиться к тому, чтобы количество насосных станций было минимальным.

На территории промышленных предприятий канализационную сеть прокладывают вблизи цехов, которые сбрасывают большие расходы сточных вод, и в местах, свободных от подземных коммуникаций [6].

Существуют три метода трассировки канализационной сети:

по объемлющей схеме – сеть трассируют по проездам, опоясывающим квартал со всех сторон. Эта схема применяется при плоском рельефе местности и больших размерах кварталов;
по пониженным граням – применяется при выраженном рельефе местности с падением поверхности земли к одной или двум граням квартала;
чрезквартальная схема – прокладка труб посередине квартала.

В курсовом проекте принята схема трассировки по пониженным граням.

5 Выбор труб

Трубы, применяемые для отведения сточных вод, должны быть прочными (т. е. выдерживать внешнюю и внутреннюю нагрузки, не подвергаясь быстрому истиранию), водонепроницаемыми, достаточно гладкими для уменьшения сопротивлений, возникающих при движении сточной жидкости, устойчивыми против коррозии (т. е. не разрушаться под действием кислот и щелочей, содержащихся в сточных водах), устойчивыми против высоких температур и в достаточной степени дешевыми. Больше всего этим требованиям удовлетворяют трубы керамические, железобетонные, бетонные и асбестоцементные.

Керамические трубы круглого сечения с раструбами получили наибольшее распространение. Они хорошо противостоят химическим воздействиям сточных вод. Недостаток керамических труб – их небольшая длина (800 – 1200 мм) и хрупкость.

Бетонные и железобетонные трубы бывают напорные и безнапорные. Железобетонные трубы рассчитаны на высокое внутреннее давление. Их применяют в канализации для напорных водоводов и дюкеров. Для самотечных коллекторов используют бетонные трубы. Бетонные и железобетонные трубы изготавливают с раструбами и с гладкими концами. Бетонные трубы дешевле, чем керамические, но они значительно больше подвержены действию агрессивных грунтовых и сточных вод.

Асбестоцементные трубы применяют в канализации при напорных и самотечных режимах движения воды. Асбестоцементные трубы обладают рядом положительных свойств, благодаря чему они получают все большее распространение.

Стальные и чугунные трубы допускается применять при устройстве напорных канализационных линий. Иногда эти трубы используют и при строительстве самотечных канализационных линий при переходах под железными и автомобильными дорогами, в зонах санитарной охраны водоснабжения и вблизи фундаментов зданий, т. е. в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к герметичности труб и возможны большие внешние нагрузки.

В последнее время большое распространение получили трубы из синтетических материалов – пластмасс и стеклопластика. Они обладают химической стойкостью, прочностью, легкостью и имеют гладкую внутреннюю поверхность. Полиэтиленовые трубы, соединяемые на сварке, выпускают диаметром до 150 мм и длиной до 25 м; винипластовые трубы, соединяемые в раструб на клеях, – диаметром до 150 мм и длиной до 1,5 – 3 м.

Трубы с гладкими концами соединяют с помощью муфт; стыки заделывают либо целиком цементным раствором, либо часть зазора между трубой и муфтой заполняют пеньковой прядью; затем на стык накладывают резиновые кольца.

В зависимости от материала и диаметра труб и характера грунта канализационные трубы укладывают или непосредственно на грунт, или на искусственное основание. Выбор типа основания зависит от характера грунта и действующих на трубу нагрузок.

Во всех грунтах, кроме скальных, плывунных, болотистых, трубы укладывают непосредственно на выровненное и утрамбованное дно траншеи. В песчаных сухих грунтах с допускаемым давлением более 0,15 МПа бетонные и железобетонные трубы укладывают непосредственно на грунт. При этом на 1/3 диаметра труба должна быть засыпана песком.

При укладке труб в супесчаных, суглинистых и глинистых сухих грунтах под трубами устраивают песчаную подушку. В мягкопластичных свеженасыпанных глинистых и суглинистых сухих грунтах при допускаемом давлении на грунт менее 0,15 МПа устраивают бетонное основание. В водонасыщенных грунтах трубы укладывают на слой щебня, гравия или крупного песка толщиной 0,2 м. Для отвода воды устраивают дренажные лотки [6].

В курсовом проекте для выбранной сети водоотведения приняты полиэтиленовые трубы (ТКП 45–4.01–29–2006).

6 Сооружения на сетях

На канализационной сети предусматривается устройство смотровых колодцев, соединительных камер, приточно-вытяжной вентиляции и насосных станций.

Смотровые колодцы служат для наблюдения за состоянием канализационной сети и используются при работах по очистке и ремонту сети.

Смотровой колодец состоит из бетонного основания с лотком, рабочей камеры, переходного конуса, горловины и чугунного люка с крышкой. Сточная жидкость в пределах колодца движется по открытому лотку. Лоток выполняется из бетона в виде полуокружности (для круглых труб); боковые прямые стенки его доводят до верха трубы.

В зависимости от назначения и места расположения смотровые колодцы подразделяются на линейные, поворотные, узловые и перепадные.

Линейные колодцы, устраиваемые на прямых участках канализационной сети, предназначены для периодического осмотра и прочистки канализационной сети. Их также располагают во всех местах изменения уклона линии, диаметра трубопровода или направления трассы сети.

Поворотные колодцы устанавливают в местах поворотов сети. Поворотный колодец отличается от линейного только лотком, который имеет криволинейные очертания по плавной кривой. Угол поворота лотков принимают не менее 90º, острые углы не допускаются.

Узловые колодцы предусматривают во всех точках соединения коллекторов. В узловых колодцах боковые участки сети присоединяют к основному коллектору плавным закруглением лотков.

Перепадные колодцы, размещаемые в местах вынужденных перепадов канализационной сети, устраивают с целью уменьшения глубины заложения трубопроводов, при пересечении с подземными сооружениями в случаях присоединения к глубоко заложенному коллектору на участках с резко меняющимся рельефом местности, а также для резкого снижения скорости движения воды при затопленных выпусках на последнем перед водоемом колодце.

Соединительные камеры устраивают в местах соединения трубопроводов больших диаметров.

В надводной части коллекторов скапливаются вредные газы, для удаления которых устраивают приточно-вытяжную вентиляцию сети.

Канализационные насосные станции предназначены для перекачки сточных вод. Если канализационная насосная станция перекачивает основное количество сточных вод, то она называется главной. Насосная станция, которая перекачивает сточные воды какого-либо района населенного пункта, называется районной. Станция, перекачивающая сточные воды в вышележащий коллектор, называется станцией перекачки. Если насосная станция только поднимает сточные воды из расположенного рядом с ней нижележащего трубопровода и передает их в вышележащий, то она называется станцией подкачки [6].

7 Определение расчетных расходов сточных вод

7.1 Определение расходов хозяйственно-бытовых сточных вод от населения

Расчетные расходы сточных вод от населения определяются по расчетной численности населения и нормам водоотведения с учетом коэффициентов неравномерности водоотведения [4].

Расчетная численность населения, чел, определяется по формуле

, (1)

где F – площадь жилых кварталов, га;

P – плотность населения, чел/га.

чел.

Среднесуточный расход сточных вод, м³/сут, определяется по формуле

, (2)

где qн – норма водоотведения, принимаемая в зависимости от степени санитарного благоустройства зданий, л/сут·чел.

м³/сут.

Среднечасовой расход сточных вод, м³/ч, определяется по формуле

; (3)

м³/ч.

Среднесекундный расход сточных вод, л/с, определяется по формуле

(4)

л/с.

По среднесекундному расходу по [2] определяется общий коэффициент неравномерности водоотведения = 1,58.

Максимальный секундный расход, л/с, определяется по формуле

(5)

л/с.

7.2 Определение расходов сточных вод от промышленных предприятий

Расчетные расходы от промышленных предприятий складываются из расходов бытовых, душевых и производственных сточных вод. Нормы водоотведения бытовых сточных вод зависят от характера цехов на промышленном предприятии. В холодных цехах норма водоотведения составляет 25 л/чел в смену, в горячих – 45 л/чел в смену. Коэффициенты часовой неравномерности также зависят от характера цехов: для холодных К_ч = 3,0, для горячих – К_х = 2,5.

Расход бытовых сточных вод, м³/см, определяется для холодных и горячих цехов каждой смены в отдельности по формуле

(6)

где , – норма расхода воды на одного рабочего соответственно в холодном и горячем цеху на одну душевую сетку, л/сут·чел·см;

, – число работающих в холодных и горячих цехах.

Максимальный часовой расход бытовых сточных вод, м³/ч, определяется по формуле

(7)

где , – коэффициенты часовой неравномерности водоотведения;

Т – продолжительность смены, час.

Максимальный секундный расход бытовых сточных вод определяется по формуле

(8)

Расходы душевых сточных вод определяются по количеству душевых стоков, установленных на предприятиях, которые принимаются по [1] в зависимости от группы производственных процессов. Расход воды на одну душевую сетку – 500 л. Время приема душа – 45 мин. после окончания смены. Расход душевых сточных вод приходится на первый час последующей смены.

Душевые расходы определяются по формулам

(9)

(10)

где – норма расхода воды на одну душевую сетку, л/д.·с., определяемая по формуле

л/д.·с; (11)

– количество душевых сеток, используемое в течение суток:

(12)

где – общее число рабочих в горячем цеху;

– количество человек, пользующихся одной душевой сеткой.

Значения расходов сточных вод по промышленным предприятиям и их сумма по сменам представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Значения расходов сточных вод по промышленным предприятиям и их сумма по сменам

ПП	Сме-на про-из- вод- ства	Число человек в цеху		Коли- чество душе- вых сеток	Расход воды в смену, м³/см.			Максималь- ный часовой расход, м³/ч		Максимальный секундный расход, л/с
ПП	Сме-на про-из- вод- ства	N_г	N_х	N_д	Q_г	Q_x	Q_д
ПП1	1	7	34	1	0,315	0,850	0,375	0,098	0,318	0,027	0,088	0,104
	2	5	52	1	0,225	1,300	0,375	0,070	0,487	0,019	0,135	0,104
	3	21	69	1	0,945	1,725	0,375	0,295	0,647	0,082	0,180	0,104
ПП2	1	19	96	3	0,855	2,400	1,125	0,267	0,750	0,074	0,208	0,312
	2	2	25	1	0,090	0,625	0,375	0,028	0,195	0,008	0,054	0,104
	3	9	43	2	0,405	0,875	0,750	0,126	0,645	0,035	0,179	0,208
ПП3	1	7	35	3	0,315	0,875	1,125	0,098	0,328	0,027	0,091	0,312
	2	4	42	2	0,180	1,050	0,750	0,056	0,394	0,016	0,109	0,208
	3	14	69	5	0,630	1,725	1,875	0,196	0,647	0,054	0,180	0,521
Сум-ма	1	-	-	-	0,985	4,125	2,625	0,463	0,396	0,128	0,387	0,730
	2				0,495	2,975	1,500	0,154	0,076	0,043	0,298	0,416
	3				1,980	5,170	3,000	0,617	1,939	0,171	0,539	0,833