Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение  высшего профессионального образования

«Псковский  Государственный Университет» 
 

Курсовая  работа

по дисциплине «Инженерные сети и сооружения»

на тему «Водоснабжение и водоотведение комбината хлопчатобумажных тканей». 
 
 
 

                                                   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                      

                                                     Выполнил: студент ММФ

                                                     Группа 633 03 01С

                                                      Иванов В.А.

                                                Проверил:

                                                     Кужанова Наталья Ивановна

                                                        
 
 
 

                                                        Псков

2012

Исходные  данные о водоснабжении  и водоотведении  комбината хлопчатобумажных тканей 

     В состав хлопчатобумажных комбинатов входят прядильные, ткацкие и отделочные (отбельно-красильные) цехи. Сырьем для производства хлопчатобумажных тканей служат хлопок и смеси хлопка и смеси хлопка с химическими волокнами. В прядильных и ткацких цехах поддерживается определенный температурно-влажностный режим системами кондиционирования воздуха.

     Водоснабжение и канализация.

       При производстве хлопчатобумажных тканей наибольшее количество расходится на технологические нужды шлихтовальных отделов ткацких фабрик и отбельно- красильного производства в отделочных фабриках; в системе вентиляции -на доувлажнение воздуха, промывку фильтров и др.; в системе кондиционирования воздуха - на охлаждение кондиционеров и компрессоров холодильных станций, на приготовление умягченной воды и др.

     Система водоснабжения технологических  потребителей – прямоточная, для кондиционирования и охлаждения компрессоров – оборотная, состоящая из двух самостоятельных циклов.

     Канализация предусматривается 3 сетями:

     1. Производственных загрязненных сточных вод от процессоров в отделочных фабриках.

     2. Производственных  малозагрязненных сточных вод от продувки систем оборотного водоснабжения холодильных и компрессорных станций и кондиционеров, от котельной и станции умягчения воды.

     3. Бытовых стоков. 

     Требования  к качеству воды.

     Качество  воды, используемой на производственные цели, устанавливается в каждом конкретном случае в зависимости от назначения воды и требований технологического процесса, с учетом используемого сырья, применяемого оборудования и готового продукта производства.

     Общая жесткость при крашении волокна и пряжи должна быть равна 1мг·экв/л.

     Характеристика  сточных вод.

 Производственные  сточные воды загрязнены крахмалом  шлихты, отходами красителей и  различных отделочных препаратов, обрывками волокна, синтетическими поверхностно- активными веществами (СПАВ) различного состава, щелочами и кислотами.

Производственные  малозагрязненные стоки имеют повышенное по сравнению с исходной водой  солесодержание и некоторое количество мелкодисперсных взвешенных веществ.

Сточные воды подвергаются усреднению, нейтрализации и флотации.

1. Водоснабжение

1.1. Общие сведения о системах и схемах водоснабжения

     Системой  водоснабжения (водопроводом) называется комплекс сооружений и оборудования, обеспечивающих забор, очистку и обработку воды из источника, а также подачу воды потребителям (промышленным предприятиям и населению).

     По  своему назначению водопроводы делятся:

- производственные, предназначенные для снабжения технической водой промышленных предприятий или отдельных их цехов;

- хозяйственно-питьевые, предназначенные для снабжения питьевой (очищенной и обеззараженной) водой промышленных предприятий и населения в поселке или городе;

- противопожарные,  предназначенные для тушения  пожара на предприятиях или  населенных пунктах.

      Возможна  объединенная система водопровода, в данном курсовом проекте такая система рассмотрена на территории комбината хлопчатобумажных тканей.

      По  своему расположению водопроводы делятся:

- наружные (заводские, поселковые, городские);

- внутренние (внутри здания, цеха).

      На схемах промышленных предприятий применяют прямоточное, последовательное или оборотное водоснабжение, в виде схем потоков воды. На комбинате хлопчатобумажных тканей система водоснабжения   прямоточная, для кондиционирования и охлаждения компрессоров – оборотная, состоящая из двух самостоятельных циклов а для  охлаждения компрессоров и другого оборудования – оборотная с градирнями.

      В зависимости от напора воды, производственные водопроводы делятся:

- низконапорные с напором до 40 м³;

- средненапорные  с напором от 40 до 100 м³;

- высоконапорные  с напором более 100м³.

           В данной курсовой работе принята объединенная система водоснабжения.

1.2. Устройство водопроводов

          Для снабжения водой промышленных предприятий может использоваться водопроводная сеть населенного пункта или устраиваться самостоятельный водопровод с забором воды из источника, если предприятие удалено от населенного пункта или потребляет значительное количество воды.

        Линии, по которым вода подается  в районы потребления, называют  магистральными. Из магистральных линий вода поступает в пункты потребления (предприятия, цехи, жилые дома) по распределительным линиям. Эти линии должны обеспечивать необходимую пропускную способность и достаточный напор в местах потребления. Работа сети должна быть надежной, а стоимость ее наименьшей при наибольшей долговечности в эксплуатации.

      Распределительная линия, осуществляющая подачу воды в  здание, называется вводом водопровода.  Ввод водопровода должен пересекать фундамент здания под прямым углом и укладываться в специальной гильзе при пересечении фундамента. Ввод лучше прокладывать по фасаду в центре здания.

        По начертанию водопроводные  сети подразделяют на:

- тупиковые (имеют наименьшую протяженность, но они менее надежны в отношении бесперебойности подачи воды);

- кольцевые,  с замкнутыми потоками воды (имеют большую протяженность, но менее надежны, чем тупиковые);

- смешанные.

     В курсовой работе для комбината хлопчатобумажных тканей, в связи с небольшой протяженностью водопроводной сети, принята тупиковая сеть.

       Основным при проектировании  систем водоснабжении является  трассировка магистральных и  распределительных сетей. Трассу  магистральных линий выбирают, руководствуясь  принципиальной схемой водоснабжения, и прокладывают вблизи существующих или проектируемых шоссейных дорог. Трассу распределительной сети объекта выбирают по генеральному плану (длина водопроводных линий должна быть минимальной, а все потребители обеспечиваются бесперебойным снабжением водой).

     Трассировка водопроводной сети комбината хлопчатобумажных тканей изображена на чертеже, где 1^,-7 магистральная сеть.

1.3. Трубы для водопровода

 

      Водопроводные линии выполняются из металлических  труб (стальных и чугунных) или неметаллических (асбестоцементных, железобетонных, пластмассовых). Для магистральной сети в курсовой работе применим стальные трубы, а для распределительных сетей – пластмассовые.

      Стальные  трубы применяют, когда рабочее давление воды в водопроводных линиях более 10 атм. Они бывают бесшовные (цельнотянутые) и сварные с продольным или спиральным швом. Соединения стальных труб осуществляется с помощью электросварки.

      Для защиты от коррозии стальные трубы покрывают изолирующим материалом - нефтяным битумом с добавлением каолина или мелкого асбеста для повышения механической прочности. В зависимости от коррозионных свойств грунта покрытие может быть нормальным (2 слоя битума толщиной не менее 3 мм), усиленным (2 слоя битума, картонная бумага и еще 2 слоя битума), весьма усиленным (2 слоя битума, обмотка, 2 слоя битума, обмотка, 2 слоя битума). Для прочности покрытия труба обертывается крафтбумагой. Для защиты от почвенной коррозии и электрокоррозии трубы подвергают катодной или анодной защите. Наиболее распространенные стальные электросварные трубы со спиральным швом с диаметром от 150 до 1400 мм.

  Достоинства стальных труб: высокие эксплуатационные качества (возможность выдерживать высокие динамические, статические и изгибающие внутренние и внешние воздействия).

      Недостатки  стальных труб: невысокая коррозионная устойчивость по отношению к транспортируемой жидкости (воде) и долговечность. Также низкая индустриальность, то есть скорость монтажа.

        Применение: для внутренних и  наружных работ, востребованных  городскими и индивидуальными  потребителями.

     Пластмассовые трубы: из полиэтилена и винипласта выпускают диаметром от 10 до 630мм. Соединение пластмассовых труб выполняется при помощи резиновых колец (в раструб или на муфте), сварки, склеивания.

     Достоинства пластмассовых труб: высокая коррозионная  стойкость, износостойкость, устойчивость к воздействию химических веществ, электростатичность, высокая пропускная способность.

     Недостатки  пластмассовых труб: малая механическая прочность, относительно высокий коэффициент удлинения и низкие прочностные характеристики.

1.4. Арматура.

      На водопроводных линиях устанавливается разнообразная арматура: задвижки, обратные и предохранительные клапаны, гасители гидравлических ударов, вантузы, компенсаторы, гидранты и водопроводные колонки. Водопроводная арматура обычно устанавливается в колодцах или камерах.

     Задвижки  предназначаются для отключения и распределения потоков воды в линиях водопровода. Задвижки бывают двух типов в зависимости от конструкции  запорной части – параллельные и  клиновые. Корпус задвижки отливают из чугуна (при рабочем давлении воды до 10 атм.) или стали при большем давлении. При больших диаметрах (свыше 500мм) задвижки снабжаются электрическим или гидравлическим приводом.

     Обратные  клапаны предназначены для автоматического  отсечения потока воды в обратном направлении, устанавливаются на напорной линии после насоса. Обратные клапаны небольших диаметров выполняются одностворчатыми, а диаметром свыше 600мм – многостворчатыми.

     Гаситель  в случае возникновения волны  гидравлического удара (пуск или  остановка насоса, быстрое закрытие задвижки) открывает клапан истечения воды в атмосферу, что предохраняет насос и трубопровод от разрушений.

     Вантуз  предназначен для выпуска воздуха, выделившегося из воды. Вантузы размещают  в возвышенных точках водопроводных  линий.

     Компенсаторы  устанавливают для восприятия угловых или линейных смещений, он обеспечивает перемещение труб на 0.2-0.4 м.

1.5. Колодцы на водопроводных линиях

 

     Для размещения арматуры на водопроводных  линиях устраивают колодцы из монолитного  или сборного железобетона (прямоугольные и круглые). Размеры колодца зависят от диаметра трубопровода, количества и вида арматуры в нем. Сверху колодец закрывается чугунным люком.

     При сооружении колодцев в водонасыщенных грунтах необходимо обеспечить их водопроницаемость. Для этого утолщают стенки и днища, которые снаружи покрывают гидроизоляцией (цементной штукатуркой с обмазкой алюминатом натрия или битумом) на 0.5 м выше уровня грунтовых вод.

1.6. Гидравлический расчет водопровода

 

      Целью гидравлического расчета является определение диаметра труб и потерь напора в них.

      Зависимость между количеством воды Q[м³/с], протекающему по трубопроводу, скоростью воды V[м/с], и площадью живого сечения W, выражается уравнением:

Q=W ∙  V

      Для труб круглого сечения диаметр определяется выражением:

      Считают нормальной экономическую скорость:

      - для труб малых диаметров (до 300 мм) – 0,6 - 0,9 м/с;

      - для труб средних диаметров  (от 400 до 900 мм) – 1,0 – 1,4 м/с;

      - для труб больших диаметров  (1000 мм и выше) – 1,5 – 1,7 м/с

      Для определения потерь напора по длине в круглых водопроводных трубах в случае квадратичной области сопротивлений используем формулу Дарси-Вейсбала:

,

      λ – коэффициент гидравлического  трения.

Таб.2 Расчетные данные диаметра труб и потерь напора по участкам для системы водоснабжения комбината хлопчатобумажных тканей: 1^,-7– магистральная сеть. 

 

         Магистральный участок:

      h_дл=1,784м³/с

надбавки  на местное сопротивление

      h_дл=1,784+1,784*10%=1,962м³/с 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Водоотведение (канализация)

2.1. Общие сведения о системах водоотведения (канализации)

 

      Водоотведением  называют приемку отработавшей (сточной) воды, ее очистку (если это необходимо) и удаление, при помощи комплекса канализационных сооружений. Существует несколько видов канализации:

- производственная предназначена для отведения производственных сточных вод от цехов и предприятий, их очистки и выпуска в водоем;

- бытовая, служащая для отведения бытовых сточных вод из производственных, служебных и жилых зданий, предприятий, поселков и городов  для очистки этих вод и выпуска в водоем;

- ливневая предназначена для отведения атмосферных осадков с территории промышленного предприятия, поселка или города в водоем;

- общесплавная служит для совместного отведения загрязненных производственных бытовых сточных, атмосферных вод на очистные сооружения, а после них в водоем.

  Канализация состоит из следующих основных сооружений: приемников сточной воды; сети подземных труб и каналов, уложенных в земле с уклоном; смотровых колодцев на трубах и каналах для осмотра и для перекачки их; сооружений для очистки сточных вод; насосных станций для перекачки вод и выпусков воды в водоем.

2.2. Трубы для канализации

      Для транспортирования сточных вод  служат лотки, трубы и каналы, изготовляемые из таких материалов, которые противостоят внешней нагрузке, истиранию их твердыми частицами, не подвержены коррозии и имеют достаточно гладкую поверхность для уменьшения сопротивления при движении сточных вод. Для самотечных безнапорных труб следует применять бетонные, железобетонные, керамические и асбестоцементные трубы, чугунные и пластмассовые трубы.

Для комбината  хлопчатобумажных тканей принимаем: железобетонные трубы - для больших расходов, а керамические и пластмассовые трубы для остальных участков.

      Железобетонные  трубы и каналы имеют условный проход от 400 до 2400 мм, изготавливаются раструбными и фланцевыми, цилиндрическими и с подошвой.

Раструбные  цилиндрические трубы уплотняются  герметиками или при помощи резиновых  колец. При уплотнении стыков герметиками трубы выпускаются условными проходами 400-2400 мм, и длиной 3-5 м. Трубы, соединяемые на резиновых кольцах, изготавливаются условными проходами 400-1600 мм, и длиной 2,5-5 м. Раструбные безнапорные трубы с подошвой, стыки которых уплотняются герметиками, выпускаются условными проходами 1000-2400 мм, длиной 3-5 м, а соединяемые при помощи резиновых колец – условные проходы 1000-16000 мм и длиной 3,5-5 м.

      Керамические  трубы применяются в основном для загрязнения стоков,  и используются для агрессивных стоков и сред, транспортируемых с площадок промышленных предприятий. Цилиндрические раструбные трубы выпускаются номинальным диаметром 150-600 мм, длиной 1-1,5 м. Внутренняя и наружная поверхность керамических труб в процессе производства покрываются глазурью, которая предохраняет их от агрессивного воздействия сточных и грунтовых вод и придает стенкам гладкость. Недостатком этих труб является их хрупкость.

     Стоимость устройства канализационной сети и  сроки строительства ее зависят  в значительной степени от глубины  укладки. Важно установить минимальную  глубину, на которой технически и  экономически целесообразно по местным  условиям прокладывать канализационную сеть. Заглубление сети вызывается необходимостью предохранять ее от промерзания и механических повреждений, а также обеспечить возможность присоединения канализационных объектов и прокладки других линий.

     При отсутствии опыта эксплуатации для данных местных условий наименьшую глубину заложения лотка принимают: для труб диаметром до 500 мм – на 0,3 м, а для труб больших диаметров - на 0,5 м наибольшей глубины промерзания в данном районе, но не менее 0,7 м до верха трубы, считая от отметки планировки.

         

2.3. Правило конструирования  и гидравлический расчет канализации

    В зависимости от назначения, смотровые колодцы делят на линейные, поворотные, узловые и контрольные. Кроме того размещают также промывные, перепадные и специальные колодцы. Лотки смотровых колодцев представлены на рисунке 1: 
 
 

Рис. 1 Лотки смотровых  колодцев   

          Линейные смотровые колодцы устанавливают на прямолинейных участках сетей всех систем на расстояниях, зависящих от диаметра труб, который может достигать размеров:

       до150 мм-35м;

     200-450мм-50м;

     500-600мм-75м;

     700-900мм-100м;

     1000-1400мм-150м;

     1500-2000мм-200м

     Свыше 2000мм-250-300м.

     Поворотные  колодцы (форма лотка имеет криволинейное очертание) предусматривают во всех точках изменения направления линии в плане.

     Узловые колодцы (узел лотков, соединяющих не более 3-х подводящих труб и одной отводящей) устраивают в местах соединения 2-3 канализационных линий.

     Контрольные колодцы  выполняют в местах присоединения дворовой, внутри квартальной или заводской сети к уличной и располагают за пределами красной линии застройки со стороны здания.

     Промывные колодцы служат для промывки сети в начальных участках канализационной сети.

     Перепадные  колодцы  предусматривают на участках, где отметки лотка подводящей и отводящей трубы резко отличны.

Колодцы на сети обозначают так: КК-1, КК-2  и так  далее, подписывая диаметр, длину и  уклон.

Сети канализации для комбината хлопчатобумажных тканей показаны на чертеже.

      Гидравлический  расчет канализационных линий сводится к выбору скорости течения воды и  степени заполнения труб, а также  к определению уклона труб (каналов, лотков) и их размеров.

      Зная  расходы сточных вод из здания, подбираем диаметр труб, скорость течения и уклон из таблиц.

Таб.3 Расход сточных вод 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Очистка сточных вод комбината хлопчатобумажных тканей. 

Сточные воды подвергаются усреднению, нейтрализации  и флотации.

            

       3.1 Механическая очистка сточных вод.

       Механическая очистка обеспечивает удаление взвешенных веществ из бытовых сточных вод на 60-65%, а из некоторых производственных сточных вод на 90-95%. Задачи механической очистки заключаются в подготовке воды к физико-химической и биологической очисткам. Механическая очистка сточных вод является в известной степени самым дешевым методом их очистки, а поэтому всегда целесообразна наиболее глубокая очистка сточных вод механическими методами.

Сооружения  для механической очистки сточных  вод:

• решётки (или УФС — устройство фильтрующее самоочищающееся) и сита;
• песколовки;
• первичные отстойники;
• мембранные элементы;
• септики.

Для задержания крупных загрязнений органического  и минерального происхождения применяются решётки и для более полного выделения грубодисперсных примесей —сита. Максимальная ширина прозоров решётки составляет 16 мм. Отбросы с решёток либо дробят и направляют для совместной переработки с осадками очистных сооружений, либо вывозят в места обработки твёрдых бытовых и промышленных отходов.

Затем стоки проходят через песколовки, где происходит осаждение мелких частиц (песок, шлак, бой стекла т. п.) под действием силы тяжести, и жироловки, в которых происходит удаление с поверхности воды гидрофобных веществ путём флотации. Песок из песколовок обычно складируется или используется в дорожных работах. В последнее время мембранная технология становится перспективным способом при очистке сточных вод. Очистка сточных вод с использованием прогрессивной мембранной технологии применяется в комплексе с традиционными способами, для более глубокой очистки стоков и возврат их в производственный цикл. Очищенные таким образом сточные воды переходят на первичные отстойники для выделения взвешенных веществ. Снижение БПК составляет 20-40 %. В результате механической очистки удаляется до 60-70 % минеральных загрязнений, а БПК5 снижается на 30 %. Кроме того, механическая стадия очистки важна для создания равномерного движения сточных вод (усреднения) и позволяет избежать колебаний объёма стоков на биологическом этапе.