7.1 Розрахунок швидких фільтрів

Сумарну площу швидких фільтрів визначаємо за формулою:

, (7.1)

де — продуктивність станції, м³/добу;

—тривалість роботи станції, год.;

—розрахункова швидкість фільтрації, м/год.;

—кількість промивок на протязі доби;

—витрати води на одну промивку, м³/добу;

—час простою при промивці водою 0,33 год.; при промивці з повітрям — 0,5 год.

Кількість фільтрів визначаємо за формулою:

. (7.2)

Площа одного фільтру:

м².

Т8. Знезаражування води.

Це процес повного видалення патогенних бактерій з води. Знезаражують воду, яка пройшла очистку. Існують наступні методи:

1. Хлорування (рідкий хлор , гіпохлорит натрію, гіпохлорит кальцію).

2. Прямий електроліз.

3. Бактерицидне випромінювання.

4. Озонуванням.

Метод знезаражування вибирають у розрахунку з витратою води і її якості, ефективності очистки, умов забезпечення станції очистки знезаражувальними реагентами і їхнім зберіганням.

При хлоруванні окислюється протоплазма бактерій. На станціях малої продуктивності допускається застосування хлорного вапна. Для попередніх розрахунків приймають дозу мг/л, далі її уточнюють дослідним хлоруванням. При цьому доза досягає 8 мг/л і більше. Вона постійно уточнюється, тому що хлорвитрачається не тільки на мікроорганізми, але і на інші органічні домішки. У ГОСТі «Вода питна» вказана залишкова доза. Найбільш розповсюджене хлорування рідким хлором, який поступає на станції в балонах, ємністю до 1000 кг. При тискові 1 МПа і температурі 15 º він знаходиться у рідкому стані. При попаданні у воду переходить у газ. Для дозування хлору застосовують спеціальні хлоратори.

8.1. Розрахунок хлораторної установки

Технологічна схема покращення якості води на станції складається з коагуляції серно кислим алюмінієм, освітлення у освітлювачі зі зваженим осадом, фільтрування на відкритих швидких фільтрах.

Знезаражування води — подвійне хлорування: первинне мг/л (хлор вводять у змішувач) і вториннемг/л (хлор вводять у трубопровід фільтру перед резервуарами чистої води).

Розраховуємо витрату хлору. На первинну обробку вихідної води:

кг/добу,

кг/год;

на вторинну обробку:

кг/добу,

кг/год.

При отриманій величині годинної витрати хлору можна було б прийняти один хлоратор типу ЛК-11 продуктивністю 0,5…4,5 кг/год. хлору.

Проте для підняття надійності знезаражування води дозування хлору необхідно проводити окремо на кожне місце вводу. Тому на первинне та вторинне хлорування приймаємо по два хлоратора ЛК-11 на кожне місце введення (один резервний).

В приміщенні хлорної установки зберігають резервні балони, число яких складає не менше 50 % добової необхідності, — один балон.

Т9. Водоводи та водопровідні мережі

9.1. Трасування водоводів и магистральних водопроводных мереж

Трассировка водоводов и магистральных водопроводных сетей является одним из важнейших и сложных этапов проектирования систем водоснабжения. Именно от того, каким образом выполнена трассировка, зависят надежность и экономичность работы всей системы водоснабжения. Структура линейной части системы водоснабжения населенного пункта должна быть такой, чтобы отключение (аварийное или плановое) ремонтного участка сети или водоводов неприводило к снижению подачи воды объекту более чем на 30%, а для систем промышленного водоснабжения — по аварийному графику. Достигается это путем устройства двух (иногда более) водоводов с перемычками (или без них) и кольцеванием магистральной водопроводной сети. Прокладка водоводов в одну нитку допускается при условии стройства аварийного запаса воды, обеспечивающего в течение времени ликвидации аварии на водоводах (табл. 3.1) расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в размере 70 % расчетного среднечасового водопотребления, на противопожарные нужды в полном объеме и на производственные — по аварийному графику. Тупиковые линии водопроводов допускается применять для подачи воды на хозяйственно-питьевые нужды при диаметре труб менее 100 мм, иа хозяйственно-противопожарные нужды при длине линий до 200 м, на производственные нужды при допустимости перерыва в водоснабжении на время ликвидации аварии. При трассировке водоводов необходимо стремиться к их минимальной длине с учетом естественных и искусственных препятствий, обеспечения возможности подъезда и применения техники при строительстве и эксплуатации водоводов, к минимальному отчуждению земли и с учетом границ землепользования и севооборотов Подключение водоводов (двух и более) к магистральной водопроводной сети должно производиться к различным ремонтным участкам.

При трассировке магистральной водопроводной сети необходимо придерживаться следующих принципов:

- сеть должна достаточно равномерно располагаться на территории населенного пункта с учетом возможности экономичного (кратчайшего) и надежного (не менее чем от двух ремонтных участков) подключения к ней крупных потребителей воды (предприятий), а также присоединения напорно-регулирующих и запасных емкостей;

- участки сети прокладывают по улицам с обеспечением двустороннего подключения к ним линий распределительной сети Протяженность чисто транзитных участков магистралей (участков, проходящих через незастроенную и не подлежащую застройке территорию, а значит, и без попутных отборов воды) и участков с односторонним отбором (застройка только с одной стороны) должна быть минимальна;

- магистральные линии сети намечают вдоль основного направления движения воды по территории населенного пункта.

Оптимальный уровень надежности сети (достаточно высокий уровень надежности при относительно небольших затратах) обеспечивается путем устройства двух и более магистралей с перемычками между ними, образующими замкнутые контуры (кольца), вытянутые вдоль основного направления движения воды по объекту и имеющие размеры по длинной стороне 600.. 1000 м, по короткой — 350...800 м. При трассировке как водоводов, так и линий магистральной водопроводной сети необходимо также учитывать геологические условия прокладки трубопроводов (устойчивость грунтов, отсутствие скальных грунтов и плывунов, уровень грунтовых вод и т. д.). С целью предотвращения электрической коррозии металлических труб не следует прокладывать магистрали параллельно трамвайным путям в непосредственной близости (на одной улице). Пересечение автомобильных и железных дорог водоводами и участками магистральной сети должно осуществляться под прямым углом. Устройство сопроводительных линий для присоединения попутных потребителей допускается при диаметре магистральных линий и водоводов 800 мм и более и транзитном расходе не менее 80 % суммарного расхода, для меньших расходов — при обосновании. При ширине проездов более 20 м допускается прокладка дублирующих линий, исключающих пересечение проездов вводами. При ширине улиц в пределах красных линий 60 м и более следует рассматривать также вариант прокладки сетей водопровода по обеим сторонам улиц. На рис. 3.1, а показан пример наиболее часто применяемой схемы трассировки водоводов — вдоль автомобильных дорог. Такая схема позволяет без ограничений применять необходимую технику при строительстве и ремонте водоводов. На том же рисунке представлена схема трассировки кольце-

Рис. 9.1 Схемы трассировок магистральных водопроводных сетей и водо-

водопроводов

/ — очистные сооружения, 2 — водоводы, 3 — магистрали, 4 — перемычки, 5 — за-

мыкающие участки, 6 — опорное кольцо, дс — оптимальное распределение расходов

воды в сечениях

вой магистральной водопроводной сети города с явно выраженными магистралями. При нормальной работе сети магистрали 3 служат как для обеспечения водой близлежащих потребителей, так и для транзита воды потребителям, расположенным дальше. Перемычки 4 при нормальной работе выполняют только первую функцию. При аварий магистральных участков сети перемычки участвуют и в транспортировке (переброске) транзитных расхо- дов воды. На рис. 3.1, б дан пример так называемой обезличенной 89 схемы, в которой нет четкого различия между магистралями и перемычками. Все участки сети выполняют одинаковые функции как при нормальной работе, так и при аварии. Отличительной особенностью перпендикулярной схемы (рис. 3.1, в) является наличие опорного кольца, к которому присоединяются магистрали 3, соединяемые между собой перемычками 4 и замыкающими участками 5. К опорному кольцу радиальной схемы (рис. 3.1, г) присоединяются лучи-магистрали 3, которые вместе с перемычками 4 и замыкающими участками 5 образуют кольцевую сеть, применяемую при радиальной планировке населенного пункта.

На схемах рис. 3.1 показаны также рациональные распределения потоков воды X в характерных речениях I...IV сети, которые используются при определении диаметров участков сети (см. § 3.3). Узлами сети являются точки пересечения магистралей с перемычками (замыкающими участками). Желательно, чтобы в замкнутом контуре насчитывалось не менее трех и не более пяти-шести узлов. На рис. 3.2 представлен пример трассировки магистральной водопроводной сети для конкретного населенного пункта. Как видно из рисунка, участки магистральной сети проложены по улицам и достаточно равномерно расположены по территории объекта. Сеть состоит из четырех колец с явно выраженными магистралями 1-2-3-4, 1-9-5, 1-8-7-6, перемычками 3-9 и 7-9 и замыкающими участками 4-5 и 5-6. Кольца вытянуты в направлении основного движения воды по территории города, размеры длинных сторон которых находятся в пределах 680 .830 м, коротких — 370...600 м. Подавляющая часть участков сети обеспечивает двусторонний отбор воды, лишь часть участка 5-9 является чисто транзитной, а часть участка 7-8 — с односторонним отбором воды (это обстоятельство должно быть учтено при определении удельных и узловых отборов). Водонапорная башня предусмотрена на самой высокой точке территории города (отметка 113,2 м), расположена она в конце сети (система с контррезервуаром) и подключена к узлу 4 Подача воды в сеть осуществляется по двум водоводам, проложенным кратчайшим путем (/ = 3000 м) от НС-2 до сети (узел /).

Т10. Розрахунок тупікових і кільцевих мереж

Для расчета магистральной водопроводной сети необходимо перейти от реальной схемы отбора воды к расчетной. На рис. 3.3, а показана последовательность такого перехода. Реальный участок АВ имеет фиксированные точки отборов воды 1, 2, ..., 7 с различными значениями расходов q\, qi, •••, Цт- Однако на стадии проектирования магистральной водопроводной сети такая информация для каждого участка отсутствует. В связи с этим делают первое допущение — считают, что отбор воды из участков сети осуществляется равномерно по длине. Количество отбираемой воды, приходящееся на единицу длины участка, называется удельным отбором qyA, л/с на 1 м, и определяется по формуле

</>a=(Q-2Qcocp)/2/, (10.1)

где Q — общий расход воды городом в расчетный час, л/с;

¦SQcocp — сумма сосредоточенных отборов воды (расходы воды промышленными предприятиями и на тушение пожаров);

суммарная длина участков сети, через которые осуществляется отбор воды В сумму длин 2/ не включают участки сети (или их часть), проходящие по незастроенной территории, из которых ие отбирается вода. Не входит также в сумму 2/ половина длин участков с односторонним отбором воды (застройка с одной стороны). Удельные отборы определяют дифференцированно по районам города в зависимости от плотности населения (этажности застройки) и степени санитарно-технического благоустройства зданий. Зная удельный отбор qyA, л/с на 1 м (для всего города или по районам), можно определить путевые отборы воды qa, л/с, из каждого участка сети:

Рис. 9.2. Схемы отбора воды из сети

из узлов сети. При этом распределение общего путевого отбора воды из участка между узлами должно быть таким, чтобы потери напора оставались такими же, как и при путевом отборе. В зависимости от величины транзитного расхода, проходящего через рассматриваемый участок, распределение отборов меняется от 0,5 до 0,58. В инженерной практике это значение принимают равным 0,5. В этом случае второе допущение (рис. 3.3, а) может быть уточнено — предполагается, что отбор воды, соответствующий половине участка, примыкающего к узлу А, фиктивно отбирается из узла А, а вторая половина — из узла В. Для узла кольцевой сети (рис. 3 3, б), к которому примыкают два (и более) участка, фиктивный узловой отбор qy3, л/с, равен полусумме путевых отборов qn, л/с, всех участков, примыкающих к данному узлу:

qy3 = 0,5 2 Чп. (3.3)

На рис. 3.2, в показана расчетная схема магистральной водопроводной сети с узловыми отборами Q\, Q2, ..., Qg, а также сосредоточенными отборами Qc и Q'c'. Сосредоточенные отборы воды промышленными предприятиями, как правило, привязываются к ближайшему узлу сети (Qc') или фиксируются в фактической точке отбора (Qc). Расчетные противопожарные отборы воды (Q„, Q") принимают в самых неблагоприятных с точки зрения подачи воды узлах сети — самых удаленных по пути движения воды или самых высоких (имеющих максимальную геодезическую отметку поверхности земли). Расчетная схема отбора воды из сети идеализирует реальную картину ее работы. В частности, считается, что фиктивные узловые отборы не зависят от давления в сети, т. е. являются фиксированными. Такое допущение базируется на том, что отбор воды из сети потребителями осуществляется, как правило, через водоразборную арматуру, а степень открытия ее фиксирует требуемый отбор воды независимо от давления в сети (в предположении, что максимальная степень открытия арматуры обеспечивает величину требуемого отбора воды). Однако в сети есть точки, в которых отбор воды осуществляется не через водоразборную арматуру. В этом случае отбор является нерегулируемым, а значит, и нефиксированным. Такими отборами являются наполнение различных резервуаров, в том числе и водонапорной башни, подкачивающие насосные станции (установки) и др. В приближенных инженерных расчетах и эти отборы можно принимать фиксированными. Для более детального и точного анализа работы сети необходимо учитывать напорно-расходные характеристики нефиксированных отборов. Ниже приводится пример перехода от реальной к расчетной схеме отбора воды из магистральной сети города, изображенного на рис. 3.2, объемы и режимы водопотребления которого представлены в табл. 1.10 и 1.11. Так как водонапорная башня расположена в конце сети, расчет должен быть произведен на случаи максимального водоразбора, максимального водоразбора при пожаре и максимального транзита воды в башню. В период максимального водоразбора (час 9— 10 в табл. 1.10; город потребляет 2392 м3/ч (664 л/с), из которых 120 + 3 = = 123м3/ч (34 л/с) отбирает предприятие № 1 (отбор из узла 5) и 160 + 3 = 163 м3/ч (45 л/с) — предприятие № 2 (отбор из узла 8). В этот час НС-2 подает в сеть (табл. 1.11) 4,58 %• 42865/100 = = 1963 м3/ч (545 л/с), а недостающие 664 — 545= 119 л/с поступают из водонапорной башни Удельный отбор воды в период максимального водоразбора при одинаковой для всего города плотности застройки и степени благоустройства зданий определен по формуле (3.1) qya = (Q - EQcocp) /2/ = [664 - (34 + 45)]/(7430 - 230 - 300/2) = = 0,083 л/с' на 1 м.

Таблица 32 Определение путевых отборов

В сумму длин 2/ не вошли транзитная часть (230 м) участка 5—9 и половина части (300/2 = 150 м) длины участка 7-8 с односторонним отбором воды. В период максимального транзита воды в башню (час 23—24 в табл. 1.11) город потребляет (см. табл. 1.10) 1469 м3/ч (408 л/с), из которых 120+9=129 м3/ч (36 л/с) отбирает предприятие № 1 и 140 + 8= 148 м3/ч (41 л/с) — предприятие № 2. В этот час НС-2 подает в сеть 4,58 % X Х42865/100=1963 м3/ч (545 л/с). Избыток воды 545—408=137 л/с проходит транзитом через всю сеть и поступает в водонапорную башню. Удельный отбор воды в период максимального транзита воды в башню равен <7w = (Q-2Qcocp)/Z/= = [408-(36+41)]/(7430- -230-300/2) = 0,047 л/с на 1 м. При пожаре* в час максимального водораз-бора весь расход воды 664+2-40=744 л/с поступает в узел 1 от НС-2. Предполагаем, что пожары происходят в узлах 4 и 5 — самых удаленных и самых высоких по рельефу местности. Удельные отборы и сосредоточенные отборы воды предприятиями в данном расчетном случае такие же, как и в случае максимального водоразбора.

Путевые и узловые отборы воды для всех расчетных случаев определены по формулам (3.2) и (3.3), процедура расчетов и их результаты представлены в табл. 3 2 и 3 3. На рис. 3.4 показаны расчетные схемы отбора воды из магистральной водопроводной сети для характерных случаев ее работы.

Рис. 10.2. Расчетные схемы отборов воды из сети для случаев:

а — максимального водоразбора; б — максимального транзита воды а башню, в — максимального водоразбора при пожаре

* В данном случае приняты два расчетных пожара, для тушения каждого из которых требуется 40 л/с.