Принципиальное устройство и безопасная эксплуатация сооружений водопользования

Содержание

Введение	3
1.Расчет сооружений водоподготовки, обработки осадка и очистки поверхностного стока	4
1.1 Исходные данные	4
1.2 Расчет фильтров станции водоподготовки	5
1.3 Расчет центрифуг цеха обезвоживания осадка	8
1.3.1 Центрифугирование сырого осадка	8
1.3.2 Центрифугирование уплотненной минерализованной смеси избыточного ила и фугата	9
1.4 Расчет количества поверхностного стока с территории цеха обезвоживания осадка	11
2. Особенности обустройства, безопасной эксплуатации зон санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения	12
Заключение	14
Список использованной литературы	15

Введение

Одним из методов освобождения воды от взвешенных и коллоидных примесей является фильтрование её через пористую среду. При обработке осадка широко применяются центрифуги.

Для обезвоживания осадка в данной работе было необходимо рассчитать количество скорых безнапорных фильтров станции водоподготовки определённой производительности, количество центрифуг, а также предложить планировку помещения для их размещения.

Для обезвоживания осадка, сбора и работы локальных сооружений очистки поверхностных стоков необходимо выполнить их расчёт, предусмотреть вариант канализования.

1.Расчет сооружений водоподготовки, обработки осадка и очистки поверхностного стока

1.1 Исходные данные

Производительность водопроводной станции Q_п= 10 тыс. м³/cут;

Характеристика фильтрующей загрузки:

материал – песок кварцевый;

крупность 0,8 – 2,0 мм;

высота H_ф= 800 мм;

Скорость фильтрования, м/час:

при нормальном режиме 8,0;

при форсированном режиме 9,5;

Расчетная продолжительность фильтроцикла Т=10,5 час;

Режим промывки:

интенсивность, W=14 л/с·м²;

продолжительность, t=5,5 мин=0,09 час;

объем воды, образующейся при простое промываемого фильтра,

w₀=0,5 м³;

Сырой осадок:

количество, q_mud=0,04Q_п=400м³/cут;

влажность, P_mud,en=93,7%;

Избыточный ил:

количество, q_i,en=0,03Q_п=300 м³/cут;

влажность, P_if,en=99%;

Эффективность задержания сухого вещества:

сырого осадка, Э_mud=52%;

избыточного ила, Э_i=17%;

смеси, Э_it=32%;

Влажность кека, P_mud,e×=72%;

Площадь поверхностного стока, S=0,0001(L+100)(B+100), га;

Расход дождевых вод, q=z·A₁,2·S/t₁,2n-0,1, л/сек;

Интенсивность дождя для конкретной местности, q₂₀=50 л/сек·га;

Показатель интенсивности, n=0,38;

Среднее количество дождей, m=150;

Период однократного превышения расчетной интенсивности, P=0,40;

Показатель степени, γ=1,54;

Расчетная скорость, V=1,4 м/с.

1.2 Расчет фильтров станции водоподготовки

Фильтры рассчитывают на работу при нормальном и форсированном режимах при выключении отдельных фильтров на промывку и ремонт. Расчет скорых безнапорных фильтров начнем с определения общей площади фильтров на станции:

, м², (1)

где Q_п – полезная производительность станции, м³/сут;

m – продолжительность работы станции в течение суток (принимаем 24 ч);

v – скорость фильтрования при нормальном режиме, м³/ч;

n – число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации:

, (2)

где T – расчетная продолжительность фильтрующего цикла при нормальном режиме, ч;

t₁ – время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаем для фильтров, промываемых водой, равным 0,33 ч;

q – удельный расход воды на одну промывку одного фильтра, м³/м²:

q=3,6?W?t, (3)

где W – интенсивность промывки фильтра, л/с•м²;

t – продолжительность промывки фильтра, ч.

По формуле (2): ;

По формуле(3) : q=3,6?14?0,009=4,536 м³/м²;

По формуле (1) : м².

По общей площади фильтров (в первом приближении) принимаем их количество, используя выражение:

(4)

При назначении количества фильтров должно обеспечиваться соотношение:

, (5)

где V_ф – допустимая скорость фильтрования при форсированном режиме, м³/ч;

N₁ – число фильтров, одновременно находящихся в ремонте (принимаем 1, так как N<20).

Исходя из расчета можно принять 4 рабочих фильтра и один резервный.

Определяем площадь одного фильтра:

м² (6)

где N – количество рабочих фильтров.

В соответствии с основными типоразмерами, которые разработали ведущие проектные организации, примем размеры фильтров (b×l) 3,5×5 м.

Определим высоту фильтра Н, м:

Н=Н_п+Н_ф+Н_в+Н_д+Н_с, (7)

где Н_п – высота поддерживающего слоя, 0,1 м:

Н_ф – высота фильтрующего слоя, м;

Н_в – высота слоя воды над фильтрующей загрузкой, принимаем равной 2 м;

Н_д – дополнительная высота фильтров (в м), определяемая при работе их с постоянной скоростью фильтрования, при выключении одного из них на промывку, по формуле:

(8)

где W_o – объем воды, накапливающийся за время простоя промываемого фильтра, м³;

Σf – суммарная площадь фильтров, в которых накапливается вода, м²:

Σf=a·f, (9)

a – количество фильтров, находящихся в определенный момент на промывке:

, (10)

n – число промывок одного фильтра в течение суток при нормальном режиме эксплуатации;

Н_с – превышение кромки бортов фильтра над поверхностью воды, принимаем равным 0,5 м.

По формуле (10) :

Т.к. , то для расчета принимаем ;

По формуле (9) : Σf=1·14,07= 14,07 м² ;

По формуле (8) : м ;

По формуле (7) : Н= 0,1 + 0,8 + 2 + 0,035 + 0,5 = 3,43 м

Размеры здания для размещения фильтров (рисунок 1):

· длина 18 м;

· ширина 18 м;

· высоту помещения принимаем равной трем высотам фильтра, найденной расчетом(3х 3,43=10,29 м). Учитывая размер стеновых панелей, высота помещения составит 12 м.

Рисунок 1 – Эскиз помещения фильтрозала

1.3 Расчет центрифуг цеха обезвоживания осадка

1.3.1 Центрифугирование сырого осадка

1. Количество сухого вещества осадка (т/сут):

, (11)

где q_mud – количество сырого осадка, м³/сут;

P_mud,en – влажность сырого осадка, %.

т/сут

2. Продолжительность работы одной центрифуги ОГШ-631К-2:

(12)

где q_cf – производительность центрифуги по исходному осадку, м³/ч:

По формуле (12): ч

3. Количество обезвоженного осадка (кека) при эффективности задержания сухого вещества Э_mud=52%:

· по сухому веществу (т/сут)

G_mud,e×=k·G_mud, (13)

где k – коэффициент эффективности:

(14)

По формуле : G_mud,e×=0,52·25,2=13,1 т/сут

· по объему (м³/сут)

, (15)

где p_mud,e× – влажность обезвоженного осадка, %;

γ_mud,e×=0,85 т/м³ – объемный вес кека.

м³/сут.

4. Количество фугата:

· по содержанию сухого вещества (т/сут)

G_f=G_mud-G_mud,e×= 25,2-13,1= 12,1 т/сут; (16)

· по объему (м³/сут)

q_f=q_mud-q_mud,e×=400-39,7=360,3 м³/сут. (17)

5. Концентрация сухого вещества в фугате (г/л):

г/л (18)

 

1.3.2 Центрифугирование уплотненной минерализованной смеси избыточного ила и фугата

1. Количество сухого вещества ила (т/сут):

(19)

где q_i,en – количество избыточного ила (м³/сут):

q_i,en=0,03·Q_п=0,03·10000=300 м³/сут; (20)

p_if,en=99%

По формуле (19): т/сут;

2. Количество смеси избыточного ила и фугата от центрифугирования сырого осадка (т/сут):

G_if=G_f+G_i=12,1+3=15,1 т/сут, (21)

3. Эффективность задержания сухого вещества смеси, Э_it=32%.

4. Количество сухого вещества смеси, подаваемое на центрифугу (т/сут):

т/сут (22)

5. Объемный расход смеси на центрифугу при влажности смеси после уплотнения P_if,en=97%

м³/сут. (23)

6. Количество центрифуг ОГШ-631К-2 при производительности 25 м³/ч:

шт (24)

Принимаем к установке 3 рабочих центрифуги и 1 резервную размером 4,53 х 2,78.

7. Количество обезвоженной смеси:

· по сухому веществу (т/сут)

G_if,e×=G_if=15,1 т/сут;

· по объему (м³/сут) при влажности p_if,e×= 72%, γ_if,e×=0,85 т/м²

м³/сут. (25)

8. Количество фугата, возвращающегося в минерализатор:

· по сухому веществу (т/сут)

G_f,e×=G_if,en-G_if=25,2-13,1=12,1 т/сут (26)

· по объему (м³/сут)

q_{f ,e×}=q_if,en-q_if,e×=400-39,7=360,3 м³/сут (27)

9. Концентрация сухого вещества в фугате (г/л):

г/л (28)

Принимаем размеры цеха обезвоживания осадка (рис. 2):

· длина 24 м;

· ширина 18 м;

· высота 6 м.

Рисунок 2- Эскиз помещения для установки центрифуг

1.4 Расчет количества поверхностного стока с территории цеха обезвоживания осадка

1. Определяем площадь водосборной территории. Она находиться в гектарах по формуле:

S=0,0001(L+100)(B+100)=0,0001(24+100)(18+100)=1,46 га (29)

Где L и В соответственно найденные расчетом длина, ширина ЦОО, м.

2. Расчет дождевого стока q, л/сек определяется из соотношения:

q=z·A^1,2S/t^1,2n-0,1, (30)

где q – расход выпадающих дождевых стоков в данной местности, л/сек;

z – среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока;

где 0,33 – z для кровли зданий и сооружений, асфальтированных покрытий дорог;

0,224 – z для брусчатых мостовых, щебеночных покрытий дорог);

0,0 38 – z для газонов;

A, n – параметры, определяющие интенсивность, количество дождей;

S – расчетная площадь стока, га;

t – расчетная продолжительность дождя, мин.;

3. Для определения А следует воспользоваться формулой:

A=q₂₀·20ⁿ(1+lgP/lgm)^γ, (31)

где q₂₀ – интенсивность дождя, л/с на 1 га, для данной местности продолжительностью 20 мин;

m – среднее количество дождей за год;

P – период однократного превышения расчетной интенсивности дождя;

γ – показатель степени.

A=50·20^0,38(1+lg0,40/lg150)^1,54=110,7

4. Расчет продолжительности дождя t принимается равной продолжительности протекания поверхностных сточных вод по территории промышленной площадки и лоткам (трубам коллектора) и вычисляется по формуле:

t=t₁+t₂, (32)

где t₁ – продолжительность протекания дождевых вод до сборного открытого лотак. Принимаем 7 мин.

t₂ – продолжительность протекания по лотку на территории ЦОО, мин., которая находиться из соотношения:

t₂=0,021·L/v, (33)

где L – длина лотка, м. Определяется по генплану ЦОО с учетом уклона территории;

v – расчетная скорость, м/с;

По формуле (33) : t₂=0,021·124/1,4=1,86 сек=0,031 мин.

По формуле (32): t=7+0,031=7,031 мин =421,9 сек.

По формуле (30) : q=0,196·110,7^1,2·1,46/421,9^,2·0,38-0,1=1,5л/сек.

2. Особенности обустройства, безопасной эксплуатации зон санитарной охраны поверхностных источников водоснабжения

Зона санитарной охраны - площадь зеркала воды примыкающая к точке водозабора , включающая бассейн питания водного объекта.

ЗСО поверхностного источников водоснабжения имеют минимум 2 пояса, согласованными с органами санэпидемнадзора.

В зоне санитарной охраны 1 пояса запрещено судоходство, стоянка, рыболовство, добыча песка, щебня, гравия.

Запрещается вывод с/х животных, размещение пляжей, вырубка леса, применять на с/х полях удобрения, ядохимикаты.

Зона санитарного режима водопользования.

В зоне санитарной охраны 2 пояса – зона ограничений запрещено размещение складов, ГСМ, полигонов, свалок отходов. Не допускается размещение предприятий без сооружений очистки сточных вод. Так же не допускается размещение поля орошения, поля фильтрации.

Границы зоны санитарной охраны 3 пояса назначаются с учетом гидродинамических расчетов, учитываются потенциальные расчеты.

Для подземных источников водоснабжения (артезианских скважин)

устанавливаются зоны санитарной охраны, в частности для в/з скважин расположенных в слабофильтрующих грунтах. Они применяются не менее R=50 м, а в сильнофильтрующих R=100 м и более.

Для обеспечения безопасной эксплуатации источников водоснабжения недостаточно иметь зону санитарной охраны.

Необходимо предусмотреть следующее:

1.СВУВ И СНУВ.

2.Качество природной воды должно соответствовать параметрам в проекте.

3.Источник водоснабжения должен располагаться на небольшом расстоянии от населенного пункта.

4.Величина донных отложений в зонах водозабора должна быть минимальной.

5.Профиль днища реки должен быть приемлемым для размещения водозаборных сооружений.

6.Место выбирается с учетом отсутствия ледяных скоплений.

Заключение

По результатам расчёта было определено, что для нормальной работы станции водоподготовки производительностью 10000 м³/сут необходимо четыре постоянно работающих фильтра в штатном режиме и один резервный; размеры фильтров (b×l) 3,5×5 м, высота 3,43 м. Размеры здания 18х18х12 м.

Для обезвоживания осадка в количестве 400 м³/сут необходимо три рабочих и одна резервная центрифуги ОГШ-631К-2. Размеры здания 24х18х6 м.

Расход выпадающих дождевых стоков в данной местности над территорией цеха составляет 1,5 л/сек.

Эксплуатация сооружений водопользования сопряжена с большим количеством вредных и опасных факторов. Определенная их часть может быть исключена на стадии проектирования, применяя грамотную компоновку оборудования, используя коллективные средства защиты обслуживающего персонала. При эксплуатации сооружений важнейшим условием безаварийной работы, обеспечения работоспособности, здоровья обслуживающего персонала является его профессиональная подготовка, четкое знание правил техники безопасности.

Список использованной литературы

1. Брежнев, В.И. Охрана труда при эксплуатации систем водоснабжения и канализации/В.И. Брежнев, В.М. Трескунов.-М.: Стройиздат, 1983.-279 с.

2. Николадзе, Г.И. Водоснабжение/Г.И. Николадзе, М.И. Сомов.-М.: Стройиздат, 1995.-608 с.

3. Эксплуатация систем водоснабжения и канализации: учебное пособие/М.И. Алексеев, Б.Г. Мишуков, В.Д. Дмитриев [ и др.].-М.: Высш.шк., 1993.-272 с.

4. Фирсов, А.И. Безопасность жизнедеятельности при эксплуатации сооружений водоподготовки/А.И. Фирсов.-Н.Новгород: ННГАСУ, 2005.-116 с.

5. ГОСТ 12.3.006-75 ССБТ. Эксплуатация водопроводных и канализационных сетей и сооружений. – М.: Госкомитет СССР по стандартизации, 1995.-7 с.

6. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения: утв. Госстроем СССР 21.05.85: дата введ. 01.01.86.-М.: ФГУП ЦПП, 2005.-88 с.

7. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения: утв. Госстроем СССР 27.07.84: дата введ. 01.01.85- М.: ФГУП ЦПП, 2004.-128 с.

8. Проектирование очистных сооружений городского водопровода.ч.4. Основные устройства для фильтрования воды. Методические указания [ Текст] Горьк.инженер.строит.ин-т; сост. А.И. Пацюков, Л.А. Васильев.- Горький: ГИСИ,-1987.-44 с., ил.

9. Проектирование очистных сооружений водоотводящих систем. Механическое обезвоживание и термическая сушка осадка сточных вод. Методические указания [ Текст] Горьк.инженер.строит.ин-т; сост.

10. В.И. Алексеев, М.Н. Ожерельева, Л.И. Монгайт.-Горький: ГИСИ, - 1987.-51 с.,ил.