Пташкина-Гирина О.С.; Щирый В.Д. Гидравлика. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

191

бавляя гашеную известь

(

)

[

]

ОН

Са

или кальцинированную соду

(Na

Коагулирование производят в камерах хлопьеобразования,

из которых вода направляется в отстойники со скоростью

0,05…0,10 м/с во избежание разрушения образовавшихся хлопь-

ев. В отстойниках хлопья под действием силы тяжести выпадают

в осадок, который периодически удаляется различными (механи-

ческими или гидравлическими) методами.

Фильтрование является последней, завершающей стадией

осветления воды. Для фильтрования воды устанавливают водо-

очистные фильтры, загруженные слоем зернистого фильтрующе-

го материала – песка, дробленого антрацита, керамзита и др.

В зависимости от скорости фильтрации различают медлен-

ные, скорые и напорные фильтры. В системах сельскохозяйст-

венного водоснабжения в основном используют медленные и

скорые фильтры.

Медленные фильтры находят применение в небольших ус-

тановках для фильтрования некоагулированной воды, содержа-

щей не более 50 мг/л взвешенных веществ.

Эффект очистки на медленных фильтрах относительно вы-

сок, на них задерживается до 90% бактерий, устраняются запахи

и привкусы. Они надежны и просты в эксплуатации. Существен-

ный недостаток их состоит в значительной площади фильтрова-

ния при небольшом количестве очищаемой воды. Объясняется

это малыми скоростями фильтрации, которые не превышают 0,1-

0,2 м/ч.

Скорые фильтры – наиболее распространенные сооружения

по осветлению воды после ее предварительного коагулирования.

В зависимости от гранулометрического состава фильтрую-

щего слоя скорость фильтрации принимается в пределах 6-10 м/ч.

Указанная скорость фильтрации обеспечивается созданием над

поверхностью загрузки слоя воды толщиной 1,2…1,5 м.

Обеззараживание воды в хозяйственно-питьевых водопро-

водах, питающихся из подземных источников, производят в слу-

чае возможного попадания в эти источники болезнетворных бак-

терий. Вода поверхностных источников, как правило, содержит

192

болезнетворные бактерии. В результате отстаивания и фильтро-

вания из воды удаляется до 95% бактерий. Для уничтожения ос-

тавшихся бактерий воду обеззараживают. С этой целью исполь-

зуют жидкий хлор, гипохлориты натрия и кальция, растворы ги-

похлоритов, полученные электролитическим путем, двуокись

хлора, озон и бактерицидное облучение.

Наиболее распространенным методом обеззараживания яв-

ляется хлорирование. Для хлорирования используют хлорную из-

весть или газообразный хлор.

Хлорную известь применяют при расходах до 3000 м

/сут.

При введении в воду хлорная известь распадается на гипохлорит

кальция и хлористый кальций. Гипохлорит кальция, реагируя с

углекислотой или бикарбонатами кальция, находящимися в воде,

образует хлорноватистую кислоту, которая легко распадается с

образованием атомарного кислорода, оказывающего бактерицид-

ное действие.

При введении в воду газообразного хлора образуются хлор-

новатистая и соляная кислоты. Хлорноватистая кислота распада-

ется с выделением атомарного кислорода. Необходимый эффект

хлорирования достигается в результате хорошего перемешивания

и тридцатиминутного контакта хлора с водой. Такой контакт

происходит в контактном резервуаре или в трубопроводе, по-

дающем воду потребителям.

Вода, поступающая к потребителям, может содержать в 1 л

0,3…0,5 мг хлора (так называемый остаточный хлор), что свиде-

тельствует о достаточности введенной дозы хлора для полного

обеззараживания воды. На 1 л фильтрованной воды вводят

0,3..1,0 мг хлора, на 1 л нефильтрованной речной воды – до 2 мг.

Обычно применяют двойное хлорирование, добавляя хлор

перед отстаиванием и после фильтрования. При повышении дозы

хлора в воде остается неприятный запах. Такую воду необходимо

дехлорировать. Для этого в нее добавляют гипосульфит или сер-

нистый газ, который нейтрализует хлор.

Способ обеззараживания озоном применяется для воды,

мутность которой не превышает 15 мг/л. Озон одновременно

уменьшает цветность, запахи и привкусы воды.

193

Для обеззараживания 1 л воды подземных источников тре-

буется 0,75…1,0 мг озона, для обеззараживания 1 л фильтрован-

ной воды поверхностных источников – 1…2 мг озона.

Озон в виде озоновоздушной смеси получают в электриче-

ских озонаторах из кислорода воздуха. В состав озонаторной ус-

тановки входят сооружения для синтеза озона и для смешения

озона с водой. Подготовка воздуха для синтеза озона состоит в

задержании взвешенных частиц на фильтре, осушке воздуха в ад-

сорберах с силикагелем или алюмогелем. Подготовленный воз-

дух направляется в озонаторы.

Перемешивание полученной озоновоздушной смеси с водой

производится барботированием в колонках, резервуарах. Приме-

няют для этого также эжекторы–смесители и механические ме-

шалки.

Обеззараживание воды осуществляется ультрафиолетовыми

лучами, обладающими бактерицидными свойствами. Применяют

его для обеззараживания небольших расходов воды подземных

источников, а также фильтрованной воды поверхностных источ-

ников, отвечающей требованиям ГОСТ на питьевую воду по

мутности и цветности. В качестве источников излучения служат

ртутно–кварцевые лампы высокого давления или аргоно–ртутные

лампы низкого давления. Бактерицидные лампы могут распола-

гаться над поверхностью воды или погружаться в нее.

В зависимости от свойств воды источника водоснабжения

или от требований, предъявляемых потребителями к качеству во-

ды, может потребоваться специальная ее обработка – умягчение,

обезжелезивание, стабилизация, обессоливание и т.п.

Умягчение воды. По ГОСТу вода, предназначенная для хо-

зяйственно-питьевых целей, должна иметь жесткость менее 7 мг-

экв/л, в особых случаях 14 мг-экв/л.

Умягчение воды для хозяйственно – питьевых целей обычно

не производят. Однако его требуют некоторые производственные

потребители воды, в том числе пищевая промышленность. Пита-

тельная вода для котлов среднего и высокого давления должна

иметь жесткость не более 0,3 мг-экв/л. Для умягчения воды при-

меняют реагентный и катионитовый методы, а также магнитную

обработку воды.

194

Обезжелезивание воды. Содержание железа в питьевой воде

не должно быть выше 0,3 мг/л. Для удаления железа применяют

аэрацию, коагулирование, известкование и катионирование.

Стабилизация воды заключается в придании ей свойств, при

которых она теряет способность вызывать коррозию и отклады-

вать соли. Стабилизация воды необходима в системах оборотного

водоснабжения, когда из-за испарения воды в охладительных со-

оружениях в ней повышается концентрация солей. Стабилизация

воды в таких системах предотвращает образование накипи и раз-

витие коррозии в теплообменных аппаратах и охладительных ус-

тановках. Для стабилизации воды применяют подкисление, ре-

карбонизацию и фосфатирование.

Обессоливание воды заключается в удалении из нее раство-

ренных солей. Полное обессоливание необходимо, например, при

подготовке питательной воды для котлов высокого давления.

Частичное удаление растворенных солей называется опреснени-

ем.

Применяют термический и химический методы обессолива-

ния.

Дегазация воды заключается в удалении из нее газов (угле-

кислоты, сероводорода, кислорода). Удаление углекислоты и ки-

слорода необходимо для уменьшения коррозионных свойств во-

ды.

20. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИ

Нормы водопотребления. Определение потребности в во-

де. Нормой водопотребления называют количество воды, расхо-

дуемой на определенные нужды в единицу времени или на еди-

ницу вырабатываемой продукции.

Среднее (за год) суточное потребление воды каждой груп-

пой потребителей определяют по среднесуточным нормам, при-

веденным в соответствующих главах СНиП 2.04.02 – 96 «Водо-

снабжение. Наружные сети и сооружения».

195

Так, например, среднесуточная норма потребления на одно-

го жителя в населенных пунктах в зависимости от благоустрой-

ства жилых домов при наличии канализации следующая: без ванн

125…160 л; с ваннами и местными водонагревателями 160…230

л; с централизованным горячим водоснабжением 250…350 л.

Нижние пределы норм относятся к северным районам, верх-

ние - к южным.

Нормированы также расходы воды на полив улиц и тротуа-

ров, зеленых насаждений, газонов, цветников, теплиц и т.д.

Нормы расхода воды животными зависит от условий содер-

жания и оборудования животноводческих помещений. Например,

среднесуточные нормы водопотребления животными, в литрах за

сутки: коровы молочные 100; коровы мясные 70; молодняк КРС

до 2 лет 30; лошади взрослые 80; овцы взрослые 10; свиньи

взрослые 25; птицы 1…2.

Нормы расхода воды машинами зависят от их конструкции и

мощности. Например, на мойку автомобиля требуется 400…500 л

воды, трактора 300…600 л и т.д.

Расход воды на производственные нужды определяется на

основании технологических данных. Так, при переработке 1 т

сырья необходимо на молочных заводах 10…15 м

воды, на кон-

сервных - 10…15 м

, на сыроваренных – 35…40 м

и т.д.

Кроме регулярного обеспечения хозяйственно–питьевых

нужд, система водоснабжения должна обеспечивать водой туше-

ние пожаров. Норму на тушение наружного пожара применяют в

зависимости от числа жителей согласно СНиП. Например, при

числе жителей до 1000 человек – 5 л/с, от 1000 до 25000 человек

– 10 л/с и т.д. Расчетное число одновременных пожаров устанав-

ливается тоже в зависимости от числа жителей: до 10 тыс. чело-

век – 1 пожар, от 10 до 100 тыс. – 2 пожара.

Расход воды на внутреннее пожаротушение обычно не пре-

вышает 2,5 л/с. Расчетная продолжительность пожара - три часа.

Установив численность каждой группы потребителей воды

и среднесуточные нормы водопотребления

каждого из них,

определяют среднесуточные расходы воды м

/сут.:

1000/

сут.ср

196

Режим водопотребления. Потребление воды населением в

течение года неравномерно. Так, летом ее расходуется больше,

чем зимой, в предвыходные дни больше, чем в остальные дни не-

дели. Отношение суточного расхода в дни наибольшего водопо-

требления

.сутmax

к среднему суточному расходу

.сут.ср

назы-

вают коэффициентом суточной неравномерности водопотребле-

ния

сут .ср

сутmax

Величина

зависит от степени благоустройства зданий. С

увеличением степени благоустройства коэффициент

уменьша-

ется. Так, например, при потреблении воды из колонок

...

, при удобствах

...1,2

1,2

На промышленных предприятиях коэффициент

прини-

мается равным единице, т.е. считается, что водопотребление рав-

номерно в течение года.

В течение суток потребление воды также неравномерно: но-

чью оно меньше, чем днем. Колебание потребления воды по ча-

сам суток зависит от расчетного числа жителей. Чем меньше на-

селение, тем эта неравномерность больше. Потребление воды из-

меняется и в течение часа. Однако для упрощения расчетов ус-

ловно считают, что в течение часа потребление воды остается не-

изменным.

Отношение часового расхода в часы наибольшего (макси-

мального) водопотребления Q

max ч

среднему часовому расходу

называют коэффициентом часовой неравномерности водопотреб-

ления

ч.ср

ч max

Для населенных мест

1,2...2,0

в зависимости от нормы

водопотребления. Для промышленных предприятий

2,5...3,0

Режим водопотребления, т.е. изменение расходов воды по

часам суток, принято представлять в виде таблиц или графиков.

197

Графики водопотребления бывают ступенчатыми и интеграль-

ными.

Водопровод должен быть рассчитан так, чтобы пропускная

способность его сооружений была достаточна в течение всего

расчетного срока его действия. За расчетный принимают расход в

часы максимального водоразбора суток с наибольшим водопо-

треблением.

Расчетный расход хозяйственно–питьевого водоснабжения

населенного места определяют по формуле

3600

расч

⋅

где q – норма водопотребления, л/сут; n – расчетное число жите-

лей.

Расчетный расход воды на производственные нужды прини-

мают по данным технологов.

Свободный напор. Напор в наружной водопроводной сети

должен обеспечивать подачу воды с некоторым запасом (оста-

точным напором) в самую высокую и наиболее удаленную от на-

ружной сети водоразборную точку внутри здания (диктующую

точку). Этот напор называется свободным Н

св

или необходимым:

св

= H

+ Σh + h

где Н

– геометрическая высота подачи воды от поверхности зем-

ли до самой высокой водоразборной точки, м; Σh- потери напора

во внутренней сети, в воде и водомере, м; h

- остаточный напор у

диктующей точки, м;

= h

пл

+(n-1)h

эт

пр

где h

пл

- превышение пола первого этажа над поверхностью зем-

ли; n – число этажей в здании; h

эт

- высота этажа здания; h

пр

- вы-

сота расположенная диктующего прибора над полом, м.

Свободный напор в наружной водопроводной сети населен-

ных мест при предварительных расчетах назначается от этажно-

сти зданий: при одноэтажной застройке - 10м; при двухэтажной

застройке - 12м.

Далее добавляют по 4 м на каждый дополнительный этаж.

198

Раздел 5

ВОДООТВЕДЕНИЕ

21. ОСНОВЫ КАНАЛИЗАЦИИ

Канализация представляет собой комплекс инженерных со-

оружений, а также технических и санитарных мероприятий,

предназначенных для организованного удаления по трубопрово-

дам за пределы населенного места или промышленного предпри-

ятия загрязненных сточных вод и их обеззараживания.

Сточными называют воды, которые были использованы для

тех или иных нужд и получили при этом дополнительные приме-

си (загрязнения), изменившие их первоначальный химический

состав или физические свойства.

В зависимости от происхождения, вида и качественной ха-

рактеристики примесей сточные воды подразделяют на три ос-

новные категории: бытовые, промышленные, или производствен-

ные и атмосферные.

Если все три вида стоков удаляются одной системой, она на-

зывается общесплавной.

Если атмосферные воды отводят по одной сети труб, а быто-

вые и производственные – по другой сети, то система будет на-

зываться раздельной.

Каждая система канализации может быть осуществлена раз-

личными техническими приемами в отношении трассировки се-

тей и коллекторов, глубины их заложения, количества насосных

станций, числа и местоположения очистных сооружений и т.д.

Например, канализование города или поселка может быть осуще-

ствлено путем устройства самотечных линий и коллекторов с од-

ной насосной станцией. В этих условиях необходимо глубокое

заложение линий. Наоборот, при мелком заложении потребуется

большее число насосных станций.

Указанные обстоятельства определяют схему канализации,

т.е. технически и экономически обоснованное проектное решение

принятой системы канализации с учетом местных условий и пер-

спектив развития объекта канализования.

199

Канализационные сети строят преимущественно самотеч-

ные. Для этого их прокладывают соответственно рельефу мест-

ности, разделяя всю канализуемую территорию населенного мес-

та на бассейны канализования. Это часть территории, ограничен-

ной водоразделами.

Участки канализационной сети, собирающие сточные воды с

одного или нескольких бассейнов канализования, называют кол-

лекторами.

Коллекторы подразделяют на следующие виды:

- коллекторы бассейнов канализования, собирающие сточ-

ные воды с отдельных бассейнов;

- главные коллекторы, принимающие и транспортирующие

сточные воды двух или более коллекторов бассейнов канализова-

ния;

- загородные коллекторы, отводящие сточные воды транзи-

том (без присоединений) за пределы объекта канализования к на-

сосным станциям, очистным сооружениям или к месту их выпус-

ка в водоем.

Для осмотра, промывки и прочистки от засорения канализа-

ционной сети на ней устраивают смотровые колодцы. Для приема

атмосферных сточных вод с проездов применяют дождеприемни-

ки, представляющие собой круглые или прямоугольные в плане

колодцы с металлической решеткой сверху.

Пересечение коллекторов с реками, оврагами и дорогами

выполняют путем устройства дюкеров, эстакад и т.д.

При большой глубине заложения коллекторов и отсутствии

из-за этого возможности самостоятельного транспортирования

сточных вод к очистным сооружениям прибегают к устройству

насосных станций перекачки, подающих сточные воды к очист-

ным сооружениям по напорным трубопроводам.

Очистными называют сооружения, предназначенные для

очистки сточных вод и переработки их осадка. Способы очистки,

состав и размеры очистных сооружений определяются расчетом в

зависимости от характера и концентрации загрязнений сточных

вод, мощности и самоочищающей способности водоема, наличия

населенных мест и промышленных предприятий ниже по тече-

200

нию реки, а также назначения водоема (для водоснабжения, ку-

пания, рыболовства и др. целей). Очистные сооружения должны

располагаться ниже по течению реки относительно населенного

места или промышленного предприятия. Благодаря этому исклю-

чается опасность загрязнения водоема в пределах канализуемого

объекта.

После очистки сточные воды через устройства, называемые

выпусками, сбрасываются в водоем.

При определении расчетных расходов норму водоотведения

принимают равной норме водопотребления.

Бытовую канализационную сеть рассчитывают на частичное

наполнение труб. Это позволяет:

- создать лучшие условия для транспортирования взвешен-

ных загрязнений;

- обеспечить вентиляцию сети для удаления вредных и опас-

ных газов, выделяющихся из жидкости;

- создать некоторый резерв в сечении труб для пропуска

расхода, повышающего расчетный.

Гидравлический расчет канализационной сети можно вы-

полнить по формуле Шези, по таблицам или номограммам.

Наиболее часто используют трубы с сечением круглой фор-

мы как обладающие лучшей пропускной способностью, более

простые и экономичные в изготовлении.

Минимальные диаметры труб для уличных сетей установле-

ны в зависимости от системы канализации. Например, при обще-

сплавной системе диаметр составляет 250 мм.

Расчетное наполнение в трубопроводах бытовой канализа-

ционной сети принимают в зависимости от диаметра труб

(рис.21.1)

Рис.21.1