- •Репин Борис Николаевич, Запорожец Сергей Сергеевич, Ереснов Владимир Николаевич, Трегубенко Надежда Степановна, Мялкин Сергей Михайлович водоснабжение и водоотведение наружные сети и сооружения
- •Предисловие
- •Глава 1. Нормы и объемы водопотребления. Взаимосвязь в работе элементов системы водоснабжения
- •1.1. Нормы и объемы водопотребления
- •1.2. Схемы и системы водоснабжения
- •Глава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 8
- •Глава 9
- •9.3. Трубы железобетонные и бетонные
- •Глава 10
- •Глава 11
- •Глава 12
- •12.3. Влияние частоты вращения, диаметра рабочего колеса
- •Глава 13
- •Глава 14
- •Глава i5
Глава 5
РАСЧЕТНЫЕ РАСХОДЫ СТОЧНЫХ ВОД
5.1. Расчетная численность населения, нормы водоотведения и коэффициенты неравномерности
В зависимости от характера зданий, их этажности и степени благоустройства жилого фонда в разных микрорайонах или районах города проживает различное число жителей. Обычно jio число, приходящееся на 1 га площади или плотность населения р, определяется по районам. Расчетную численность населения вычисляют по формуле
где F — площадь района города, га.
Практикой установлено, что централизованные системы водоотведения целесообразны при плотности населения свыше 40... 50 чел/га.
Среднее суточное количество воды, расходуемое на одного жителя, называемое нормой водоотведения или удельным водо-отведением п, л/сут на 1 чел., установлено на основании опыта работы действующих систем водоотведения (табл. 5.1).
Данные нормы учитывают расходы воды от административных зданий и коммунально-бытовых предприятий, расположенных в городах. Расходы сточных вод от промышленных предприятий данные нормы не учитывают. Выбор нормы водоотведения в пределах, указанных в табл. 5.1, должен производиться в зависимости от климатических и других местных условий. Например, в южных районах норма водоотведения приближается к верхнему пределу для данной степени благоустройства. В отдельных случаях, например для городов-курортов или крупных городов, нормы водоотведения могут быть увеличены при соответствующем обосновании. Генеральной схемой развития г. Москвы до 2000 г. норма водоотведения принята равной не ниже 500 л/сут на одного жителя.
Удельное водоотведение на промышленных предприятиях учитывает расходы бытовых (хозяйственно-фекальных) душевых и производственных стоков. Нормы водоотведения на бытовые нужды составляют 25 л/чел в смену для холодных цехов и 45 л/чел в смену для горячих цехов (с тепловыделением более 80 кДж/ч на 1 м3 помещения), а на душевые нужды — 500 л/ч на одну душевую сетку. Продолжительность пользования душем составляет 45 мнн после окончания смены. Удельное водоотведение производственных сточных вод зависит от вида выпускаемой продукции илн исходного сырья и изменяется в широких пределах.
Потребление воды, а следовательно, и поступление всех видов сточных вод существенно колеблется по суткам и по часам суток. С помощью коэффициентов неравномерности можно определять максимальные и минимальные расходы сточных вод, являющиеся расчетными. В проектной практике используются следующие коэффициенты неравномерности: суточный, часовой и общий.
Коэффициентами суточной неравномерности Ксут, К’сут называют отношения максимального Qсутmax или минимального Qсутmin суточного расхода к среднесуточному расходу Qсутср за год:
Коэффициентами часовой неравномерности Кч, Кч называют отношения максимального qmахч или минимального qminч часового расхода в сутки с максимальным или минимальным водоотведением к средним часовым расходам qсрч и q'cp ч в сутки с соответствующим водоотведением.
Общие максимальный Кобщ и минимальный К’общ коэффициенты неравномерности равны
С учетом вышеприведенных зависимостей общие коэффициенты неравномерности представляют собой отношение максимального часового расхода qmaxч в сутки с максимальным водоотведением или минимального часового расхода qmmn в сутки с минимальным водоотведением к среднечасовому расходу qcрч в сутки со средним водоотведением:
Общие коэффициенты неравномерности зависят от среднего расхода сточных вод: с увеличением среднего расхода qср.с значения Kобщ уменьшаются, а значения K’общ возрастают (табл. 5.2).
Данные значения коэффициентов неравномерности водоотведения действительны при количестве производственных сточных вод не более 45 % от общего расхода. В остальных случаях, а также в городах с численностью населения 1 млн. и более необходимо руководствоваться данными фактического притока для аналогичных объектов. При промежуточных значениях qср.с общие коэффициенты неравномерности определяют линейной интерполяцией.
Колебания притока бытовых и производственных вод от промышленных предприятий учитывают с помощью коэффициентов часовой неравномерности
где — максимальный и средний часовые расходы бытовых сточных вод от промышленных предприятий, м3/ч; ; — максимальный и средний часовые расходы производственных сточных вод, м3/ч.
Коэффициенты часовой неравномерности бытойых сточных вод на промышленных предприятиях принимают равными для горячих цехов , для холодных цехов . Расход душевых сточных вод принимают постоянным в течение 45 мин после окончания каждой смены. Коэффициенты неравномерности притока производственных сточных вод КЧ(пР) зависят от вида выпускаемой продукции и особенностей технологического процесса. При отсутствии натурных данных по определению величины Кч(пр) его значения принимают равными 1,1...1,3.
5.2. Определение расчетных расходов сточных вод
Расчетным расходом сточных вод является максимальный секундный расход, на пропуск которого рассчитывается большинство канализационных сетей и сооружений. В расчетах также используются средние, максимально суточные, часовые и секундные расходы. Обычно суточные QcyT и часовые qч расходы определяют в м3/сут или м^/ч, а секундные расходы qс — в л/с. При больших расходах и секундные расходы выражают в м3/с.
• Расчетные расходы бытовых сточных вод от города или района определяют по следующим формулам:
где qcp с — среднесуточный расход в час со средним водопотреб-лением, л/с; qmaxc — максимальный секундный расход, л/с.
Аналогичным образом могут быть определены минимальный часовой qminч и минимальный секундный qminc расходы:
Максимальный секундный расход от города может быть также определен с помощью модуля стока qa, л/с с 1 га, следующим образом:
где F — площадь жилых кварталов, га; ρ — плотность населения, чел/га.
Определение средних расходов сточных вод по кварталам города выполняют по расчетной численности населения N (табл. 5.3) либо по модулю стока qa (табл. 5.4).
• Расчетные расходы бытовых сточных вод от промышленных предприятий определяют по формулам:
где N\, N2 — число работающих в сутки в холодных и горячих цехах соответственно; N3, N4 — то же, в смену; N5, — то же, в смену с максимальным числом работающих; Qc — расход за смену, м3/см; — коэффициенты часовой неравномерности; Т=8 — продолжительность смены, ч.
Расчетные расходы душевых вод определяем по формулам
где qд = 500 л/ч — расход воды через одну душевую сетку; m — число душевых сеток; Nсм, Nmaxсм— число рабочих, пользующихся душем соответственно в рассчитываемую максимальную смену.
Суточный расход сточных вод от душевых равен сумме расходов воды за все рабочие смены.
Расчетные расходы производственных вод определяют по формулам
где М, М1, М2 — количество выпускаемой продукции соответственно в сутки, в смену, в максимальную смену; qnp — удельное водоотведение производственных сточных вод.
Максимальные расходы бытовых, душевых и производственных вод от промышленного предприятия суммируются и образуют так называемый сосредоточенный расход сточных вод qc, используемый в гидравлическом расчете сети.
Дополнительные расходы сточных вод поступают в сеть в период дождей и снеготаяния. Для сокращения неорганизованного притока атмосферных вод рекомендуется проводить ремонтно-профилактические мероприятия по герметизации основных элементов водоотводящей сети бытовых вод (люки, стенки колодцев, стыки труб и др.). Дополнительный расход проверяют по формуле
где L — общая длина водоотводящей сети в зоне затопления атмосферными водами, км; hсут — максимальное количество осадков, мм/сут.
Количество сточных вод от малых предприятий города, а также неучтенные расходы принимают в размере 5 % суммарного расхода бытовых вод города.
5.3. Графики колебаний расходов (притока) сточных вод
Практикой эксплуатации водоотводящих систем, а также специальными исследованиями установлено, что неравномерность притока бытовых сточных вод по часам суток особенно велика в городах с малым числом жителей, при отсутствии крупной промышленности и при более низком уровне благоустройства жилого фонда, что в целом соответствует небольшим расходам сточных вод. И, наоборот, в крупных промышленных городах с высокой степенью благоустройства жилого фонда неравномерность притока сточных вод значительно меньше. Это объясняется тем, что наступление максимальных расходов бытовых вод в водоотводящую сеть города по времени не совпадает с поступлением максимальных расходов сточных вод от промышленных предприятий.
Распределение среднесуточного расхода сточных вод по часам суток обычно представляют в виде ступенчатого графика (рис. 5.1) или в табличной форме (табл. 5.5), что делает применяемые методы расчетов более наглядными. При равномерном поступлении сточных вод в течение суток приток за 1 ч составляет 100 % : 24 = 4,17 %. Тогда, например, при qcp с = 50 л/с, Kобщ = 1,7 и K’общ = 0,55 (см. табл. 5.2) максимальный приток за 1 ч равен 4,17-1,7=7,1%, а минимальный приток — 4,17 %-0,55 = 2,3 %, что соответствует данным табл. 5.5. При промежуточных значениях qcp с распределение среднесуточного расхода определяется интерполяцией с помощью табл. 5.5 таким образом, чтобы значения Kобщ и K’общ соответствовали данным интерполяции по табл. 5.2, а сумма часовых распределений за сутки была равна 100%.
При равномерном поступлении в каждый час смены поступает 100 : 8= 12,5 %. Тогда в первый час поступит 1-12,5=12,5%; в середине смены 1,5-12,5=18,75% (холодные цехи), 1,25-12,5=15,62 % (горячие цехи); в последний час работы смены поступит 3-12,5=37,5% (холодные цехи), 2,5-12,5=31,25% (горячие цехи). Следовательно, за три рассмотренных характерных часа смены от холодных цехов поступит 12,5+18,75+37,5=68,75%, а за каждый из пяти оставшихся часов — (100-68,75)/5=6,25 %. Аналогичным образом от горячих цехов за три характерных часа смены поступит 12,5+15,62+31,25=59,37 %, а за каждый из пяти оставшихся часов— (100-59,37)/5=8,13%. При семичасовом рабочем дне расчет производится аналогичным образом по среднему притоку 100:7=14.3%.
В табл 5.6 приведено распределние расходов бытовых, душевых и производственных сточных вод от промышленного предприятия в течение одной смены. При расчете водоотводящей сети расчетные расходы в отдельные часы суток определяют путем суммирования максимальны расходов сточных вод и сведения их в табл. 5.7. Графы 10, 11 соотвотствуют ступенчатому, а графы 12, 13 — интегральному графикам общего притока городских сточных вод в течение суток.