СОДЕРЖАНИЕ:
Введение51.Сеть водоотведения71.1.Определение расчетных расходов81.1.1.Расход сточных вод от завода музыкальных инструментов81.1.2.Расход сточных вод от пассажирского здания101.1.3.Расход сточных вод от железнодорожной станции101.1.4.Расход сточных вод от населенного пункта111.1.5.Расход сточных вод от общественно-бытовых объектов121.2.Гидравлический расчет канализационной сети131.2.1.Трассировка канализационной сети131.2.2.Определение начальной глубины заложения уличной канализационной сети
131.2.3.Нормативные данные для расчета канализационной сети131.2.4.Гидравлический расчет канализационной сети131.3.Определение расчетных расходов дождевых вод231.4.Технико-экономическое сравнение вариантов по выбору системы водоотведения
281.5.Исходные данные для расчета главных параметров полураздельной системы водоотведения
292.Местные очистные сооружения382.1.Дождевая сеть392.1.1.Расчетные расходы дождевых сточных вод392.1.2.Гидравлический расчет дождевой сети412.2.Производственная сеть412.2.1.Расчетные расходы производственных сточных вод422.2.2.Гидравлический расчет производственной сети422.3.Бытовая сеть422.3.1.Расчетные расходы бытовых сточных вод432.3.2.Гидравлический расчет бытовой сети432.3.3.Определение суточного расхода сточных вод, поступающих на местные очистные сооружения
452.3.4.Определение концентраций загрязнений в сточных водах452.3.5.Определение необходимой степени очистки сточных вод462.4.Расчет сооружений522.4.1.Расчет тонкослойного нефтеуловителя542.4.2.Разделочные резервуары593.Главные очистные сооружения633.1.Определение концентраций загрязнений653.2.Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам
663.3.Определение необходимой степени очистки по БПК20663.4.Выбор метода очистки сточных вод и технологической схемы очистной станции
683.5.Расчет сооружений очистной станции683.5.1.Расчет приемной камеры683.5.2.Расчет горизонтальных песколовок с круговым движением воды
683.5.3.Расчет песковых бункеров733.5.4.Расчет первичных отстойников753.5.5.Расчет аэротенков783.5.6.Расчет вторичных отстойников после аэротенков853.5.7.Расчет хлораторной и смесителя863.5.8.Расчет контактных резервуаров883.5.9.Расчет илоуплотнителей903.5.10.Расчет метантенков943.5.11.Расчет центрифуги993.5.12.Расчет иловых площадок-уплотнителей993.5.13.Расчет сооружений доочистки биологически очищенных сточных вод
1013.5.13.1.Расчет барабанных сеток1013.5.13.2.Расчет скорых безнапорных фильтров с двухслойной загрузкой
1013.5.13.3.Резервуар очищенной воды1053.5.13.4.Подбор насосов1053.6.Гидравлический расчет лотков, трубопроводов и высотной установки ОС
1053.6.1.Расчет местных потерь напора в подводящих сифонах первичных отстойников
1053.6.2.Расчет местных потерь напора в отводящих сифонах первичных отстойников
1063.6.3.Расчет местных потерь напора в распределительной чаше вторичных отстойников
1063.6.4.Расчет местных потерь напора в подводящих сифонах вторичных отстойников
1083.6.5.Расчет местных потерь напора в отводящих сифонах вторичных отстойников
1093.7.План очистной станции1094.Главная насосная станция1134.1.Приемный резервуар1154.2.Помещение решеток-дробилок1154.3.Машинное отделение1164.4.Расчет насосной станции для перекачки сточных вод1174.5.Иловая насосная станция и вентиляторная1235.Технико-экономические расчеты124Сметные расчеты1255.1.Определение себестоимости услуг канализационного предприятия
1395.1.1.Материалы1395.1.2.Электроэнергия1395.1.3.Заработная плата1405.1.4.Амортизация на полное восстановление1425.1.5.Цеховые и общеэксплуатационные расходы1425.1.6.Общехозяйственные расходы1435.1.7.Расходы по содержанию внутридомовых сетей1435.2.Расчет экономической эффективности водоохранных мероприятий
1455.3.Технико-экономические показатели проекта1496.Охрана труда1506.1.Введение1516.2.Анализ условий труда при эксплуатации объектов водоотведения. Методы и средства нормализации.
1526.3.Санитарно-гигиенические мероприятия, направленные на нормализацию условий труда
1546.3.1.Микроклимат производственных помещений1546.3.2.Защита от шума и вибрации1556.3.3.Обеспечение освещенности производственных помещений и рабочих мест
1556.3.4.Санитарно-техническое и бытовое обеспечение работающих1556.4.Техника безопасности1566.4.1.Мероприятия, обеспечивающие требования ТБ при эксплуатации систем водоотведения
1566.4.2.Мероприятия, обеспечивающие требования ТБ при эксплуатации оборудования
1576.4.3.Организация обучения и проверка знаний обслуживающего персонала
1576.5.Обеспечение средствами индивидуальной защиты работников предприятий водоотведения
1576.6.Пожарная безопасность1586.7.Меры безопасности при работах, связанных с реконструкцией главного коллектора
1606.7.1.Общие правила1606.7.2.Разработка котлована с откосами1616.7.3.Механизированная разработка грунта1616.7.4.Рытье шурфов и колодцев1626.7.5.Грузоподъемные устройства и погрузочно-разгрузочные работы
1626.7.6.Монтажные работы1637.Проект производства работ1647.1.Выбор экскаватора1657.2.Выбор монтажного крана1667.3.Организация и технология строительного процесса1678.Безопасная жизнедеятельность в чрезвычайных ситуациях1708.1.Требования к пункту обеззараживания подвижного состава1718.2.Расчет потребности воды для обеспечения работы пункта обеззараживания подвижного состава
1748.3.Организация водоотведения зараженной воды и ее дезактивация
1768.4.Общие выводы1799.Научно-исследовательский раздел180Список литературы190Введение.
В дипломном проекте все расчеты произведены с учетом требований по охране окружающей среды и рациональному использованию водных ресурсов.
Населенный пункт расположен в районе города Ярославль. Глубина промерзания - 1.4 м; грунтовые воды залегают на глубине 5.5 м.
В населенном пункте действуют завод Музыкальных инструментов, две школы, клуб, прачечная, баня, фабрика-кухня, столовая.
На железнодорожной станции имеются локомотивное депо, грузовой двор, склад дизельного топлива, материальный склад.
В соответствии с проектом в населенном пункте производится реконструкция полной раздельной системы водоотведения в полураздельную.
Гидравлический расчет канализационной сети выполнен на ЭВМ. По результатам расчетов построен профиль главного коллектора. Представлены профили движения сточной воды и ила по сооружениям.
В дипломном проекте также разработаны местные очистные сооружения (МОС) локомотивного депо, а также поверхностных стоков железнодорожной станции.
Загрязненные сточные воды поступают в приемный резервуар, затем в тонкослойный нефтеуловитель, после которого подаются в канализационную сеть поселка.
В дипломном проекте произведено технико-экономическое сравнение вариантов по выбору системы водоотведения. Согласно проведенным расчетам наиболее выгодной с экономической и экологической точки зрения является полураздельная система.
Главная насосная станция (ГНС) расположена на территории поселка сооружений. Она запроектирована полузаглубленной с круглой в плане подземной частью разделенной на два отделения герметичной перегородкой: мокрое, где находятся
решетки- дробилки РД-600 и сухое, в котором расположен машинный зал с насосами. Число установленных насосов - 5, из которых - два резервных, один насос включается в работу во время дождя и два рабочих насоса.
Представлен генплан очистной станции (ОС) со вспомогательными зданиями и сооружениями. Выбор схемы очистки произведен с учетом минимизации затрат на реконструкцию на основании анализа количества сточных вод до (Q=13775.72м3/сут) и после реконструкции (Q=38083.6м3/сут) и концентрации загрязнений.
В результате дополнительно к имевшимся сооружениям (песколовки, первичные и вторичные отстойники, аэротенки-смесители, контактные резервуары) были добавлены две песколовки, вторичный отстойник и блок доочистки сточных вод (СВ).
В дипломном проекте также были разработаны следующие разделы: ППР, безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях, охрана труда, технико-экономические расчеты, а также научно-исследовательский раздел.
В проекте производства работ представлены: схема монтажа нового общесплавного коллектора полураздельной системы, циклограмма производства данных работ.
Представлен также проект организации строительства в виде календарного плана реконструкции водоотведения поселка и железнодорожной станции.
По разделу Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайной ситуации разработаны водоснабжение и водоотведение пункта дезактивации подвижного состава в условиях заражения местности радиацией.
В разделе Охрана труда изложены требования по эксплуатации системы водоотведения и требования по технике безопасности при реконструкции главного коллектора.
Себестоимость 1м3 очищенной сточной воды, определенная в разделе Технико-экономические расчеты составляет 1.7 тыс.руб/м3.
В соответствии с заданием в научно-исследовательском разделе проекта представлена распечатка компьютерной базы данных библиографических сведений журнала Водоснабжение и санитарная техника., созданной в EXCEL MS Office.
СЕТЬ
ВОДООТВЕДЕНИЯ
1.1. Определение расчетных расходов.
1.1.1. Расход сточных вод от завода музыкальных инструментов.
По заданию расход сточных вод от завода музыкальных инструментов составляет 800м3/сут. В дополнительных данных к заданию приведено распределение расходов по сменам. Максимальные секундные расходы производственных сточных вод определены по формуле:
Qсм * Kч * 1000
qпр= , л/с, (1.1)
Tсм * 3600
где Qсм - расход производственных сточных вод в смену, м3/см;
Кч - коэффициент часовой неравномерности, принимается по заданию;
Tсм - продолжительность смены, ч.
Расход бытовых сточных вод от завода музыкальных инструментов по сменам определен по формуле:
быт nб * Nр
qсм = , м3/см, (1.2)
1000
где nб - норма водоотведения бытовых сточных вод на одного работающего, принимается по [2];
Np - число работающих в смену, чел.
Секундный расход бытовых сточных вод определен по формуле:
n1*Np
qбыт = , л/с, (1.3)
1000
где n1 - норма водоотведения на одного человека в час максимального водопотребления, принимается по [2].
Расход душевых стоков по сменам определен по формуле:
душ nq * t * Nдс
Qсм = , м3/см, (1.4)
1000
где nq - норма водоотведения на одну душевую сетку, принимается по [2];
t - продолжительность работы душа по окончании смены;
Nдс - число душевых сеток в групповых душевых, определяется по количеству человек на одну душевую сетку, работающих в смене, в зависимости от группы санитарной характеристики производства.
Количество душевых сеток для каждой смены определено по формуле:
Np * p
nсет = , (1.5)
b
где p - процент пользующихся душем, принимается по заданию;
b - норма на одну душевую сетку для холодных или горячих цехов, чел.
Секундный расход душевых вод определен в соответствии с рекомендациями [2] по формуле:
qдуш = 0.2 * Nдс = 0.2*15 = 3л/с, (1.6)
Определение расходов производственных сточных вод приведено в таблице 1.1, а расходов бытовых и душевых сточных вод - в таблице 1.2.
Определение расходов производственных сточных вод от завода музыкальных инструментов:
таблица 1.1
номер сменырасход в смену, Qсм, м3/смпродолжительность, Tсм, чкоэффициент
часовой неравномерности Kчмаксимальный секундный расход, qпр, л/с130081.515.6230081.515.6320081.512.5
Таким образом, максимальный секундный расход производственных стоков от завода музыкальных инструментов составляет 15.6л/с.
Определение расходов бытовых и душевых сточных вод от завода музыкальных инструментов:
таблица 1.2
бытовые ст. водыдушевые ст.в.сум.. расходсмNp,
чел.Nдс
nббыт
Qсм
м/см
n1qб, л/сnд, л/чдуш
Qсм
м/смqд, л/сQсм
м/смq, л/с1х
1г100
501525
452.5
2.259.4
14.10.26
0.065005.6310.43.31х
1г100
501525
452.5
2.259.4
14.10.26
0.065005.6310.43.31х
1г100
501525
451.75
1.359.4
14.10.18
0.125003.736.83.3
Расчетным расходом от завода музыкальных инструментов является сумма максимальных секундных расходов производственных, бытовых и душевых вод в смену максимального водоотведения: q=18.92л/с.
1.1.2. Расход сточных вод от пассажирского здания.
Сточные воды от пассажирского здания и дежурных комнат поездных бригад поступают в поселковую сеть водоотведения как сосредоточенный расход.
По заданию суточный расход от пассажирского здания составляет 30м3/сут.
Максимальный секундный расход составляет:
Qсут * 1000 30 * 1000
qп.зд.= = = 0.35л/с.
T * 3600 24 * 3600
Суточный расход от дежурных комнат поездных бригад на 25 коек определен в таблице 1.4.
1.1.3. Расход сточных вод от железнодорожной станции.
Локомотивное депо работает в 3 смены. Расходы производственных сточных вод определены по формуле (1.8).
Секундный расход определен по формуле:
N1 * n
q= , л/с, (1.7)
t1 * 60
где N1 - число единиц измерения от которых стоки отводятся равномерно в течении t1 мин.
Вычисления суточных и секундных расходов от железнодорожной станции сведены в таблицу 1.3.
Определение расходов производственных сточных вод от железнодорожной станции:
таблица 1.3
Наименование объектов водоотведенияИзмерительЧисло единиц измер.Норма водоотв. n, л/ед.измQсут, м3/сутT1, час или t1, мин. max
qсек, л/сОбмывка стойл депо
1 ст.
9
9000
81
16 ч.
1.40Реостатные испытания тепловозов
1 тепл.
2
200
0.4
1 ч.
0.06Обмывка локомотивов
1 тепл.
2
1700
3.4
10 мин.
2.83Промывка товарных вагонов
1 вагон
20
4000
80
15 мин.
8.88
Кроме производственных сточных вод вагонное депо сбрасывает бытовые и душевые сточные воды, расчет которых сведен в таблицу 1.4
Определение расходов бытовых и душевых сточных вод от вагонного депо:
таблица 1.4
Наименование объектов
ед.кол-во потре-
Норма водоотведения
Расход сточных водводоотведенияизмер.бителей
общая nв час макс. водоотв. n1Qсут,
м/сутqmaxсек,
л/с1234567душевые воды 1,2,3 смена
1 д.с.
25
500
18.76
5быт. сточ. воды 1,2,3 смена
1 чел.
150
25
9.4
11.25
0.39Дежурн. комнаты поездных бригад1 койка
25
100
10.4
2.5
0.07
1.1.5. Расход сточных
вод от населенного пункта.
В данном населенном пункте проживает 54000 жителей.
Среднесуточный расход сточных вод от населенного пункта определяется по формуле:
n * N
Qср.сут. = , м3/cут, (1.8)
1000
где n - общая суточная норма водоотведения, n = 280 л/сут на чел;
N - количество жителей, проживающих в населенном пункте.
250 * 54000
Q ср.сут = = 13500 м3/сут.
1000
Среднесекундный расход сточных вод от населенного пункта определяется по формуле:
n * N
qср.с. = , л/с, (1.9)
24 * 3600
250 * 54000
qср.с. = = 156.25 л/с,
24 * 3600
1.1.6. Расходы сточных вод от общественно-бытовых объектов.
Согласно заданию в населенном пункте имеется несколько общественно-бытовых объектов (баня, прачечная, две школы, фабрика-кухня, столовая, клуб), обслуживающих население, постоянно живущее в поселке. Расходы от этих объектов учтены в удельном водоотведении на одного жителя.
Суточный расход сточных вод от общественно-бытовых объектов определен по формуле:
n * Nр
Qсут = , м3/сут, (1.10)
1000
где n - суточная норма водоотведения на единицу измерения, л; принята по [2];
Nр-число единиц измерения.
Максимальный секундный расход определен по формуле:
n1 * Nр
q = , л/с. (1.11)
3600
где Nр-число единиц измерения в час максимального водопотребления.
Расчетные расходы от объектов общественно-бытового назначения, входящие в удельное водоотведение на одного жителя сведены в таблицу 1.5
Определение расходов сточных вод от объектов общественно-бытового назначения:
таблица 1.5
наимено-вание объекта
ед. изм.
Т,
ч
Nр
Nр
n
n1
Q,
м/cут
q,
м3/ч
q,
л/с1столовая1блюдо1213001081616211.70.482баня1посет.127506318018013511.33.153ф.-кухня1усл.бл.1240003331616645.31.48
4
прачечная1кг сух. белья
16
1500
94
75
75
113
7.1
1.965клуб1место8200200100.920.20.056школа 11место615001500202.7304.11.137школа 21место620002000202.7405.41.5
1.2. Гидравлический расчет канализационной сети.
1.2.1. Трассировка канализационной сети.
В населенном пункте и на железнодорожной станции запроектирована полная раздельная система канализации. Предусмотрено устройство двух систем трубопроводов для сбора и отведения бытовых и производственных сточных вод и для дождевых вод. Дождевая сеть рассмотрена далее.
Трассирование сети произведено с учетом рельефа местности. Так как рельеф местности имеет ярко выраженный уклон в сторону реки, трассировка наружной канализационной сети произведена по пересеченной схеме. Уличная сеть протрассирована по объемлющим квартал линиям. Из уличной сети стоки по основным коллекторам кратчайшим путем отводятся в главный коллектор и далее самотеком поступают на главную насосную станцию, по технико-экономическим соображениям расположенную возле реки в середине поселка.
1.2.2. Определение начальной глубины заложения уличной канализационной сети.
Начальная глубина заложения уличной сети принята из трех условий:
1) по условиям промерзания грунта:
hзал = hпром - a = 1.4 - 0.3 = 1.1 м; (1.12)
2) по условиям механической прочности:
hзал = 0.7 + d = 0.7 + 0.2 = 0.9м; (1.13)
3) по условиям присоединения внутренней сети к уличной:
hзал = h + iвн * Lвн + z1 - z2 + , м, (1.14)
где h - глубина заложения дна трубы у самого удаленного выпуска из здания, м;
iвн - уклон внутриквартальной сети;
Lвн - длина внутриквартальной сети от самого удаленного выпуска из здания до уличной сети, м;
z1 - отметка поверхности земли в месте присоединения внутриквартальной сети к уличной, м;
z2 - отметка поверхности земли у самого удаленного выпуска из здания, м;
- перепад между отметками внутриквартальной и уличной сети, м.
hзал = 0.85 + 0.008 * 108 + 65.8 - 65.2 + 0.05 = 2.36 м
Принимаем hзал = 2.36 м.
1.2.3. Нормативные данные для расчета канализационной сети.
Расчетное наполнение труб, минимальные диаметры, расчетные скорости движения сточных вод и уклоны труб приняты согласно [1].
Гидравлический расчет канализационной сети.
Гидравлический расчет главного общесплавного коллектора полураздельной сети.
Таблица
ОтметкиГлубина L,q,d,
1000iiLV, h/dh,ЗемлиЛотковВодызалож.мл/сммм/смначконначконначконначкон123456789101112131415161723-29
2851423.51.251.30.371.280.851.0664.6264.5558.7058.3359.7659.395.866.2229-36
2851443.91.251.30.371.30.851.0664.5564.6258.3357.9659.3959.026.226.6636-54
2501462.021.251.340.361.320.851.0664.6264.6057.9657.6059.0258.666.667.0054-55
552213.41.420.111.770.761.0664.6063.0056.1656.0557.2257.118.446.95
130.2
Дюкер d = 300 мм70-71
102213.41.420.021.770.761.0658.4663.1055.3055.2856.3656.343.167.8271-72
10500.880.7530.031.440.730.5563.1063.1055.2855.2555.8355.807.827.85
Расчет дюкера.
Дюкер рассчитывается на зарегулированный расход, определенный по формуле:
Wрег
Q = , л/с,
24 * 3.6
где Wрег - объем регулирующих резервуаров (n = 2):
Wрег = 10 * F * * hсут = 10 * 125 * 0.5 * 18 = 11250 м3.
F - площадь стока, га;
- коэффициент стока;
hсут - суточный максимум осадков, мм.
11250
Q = = 130.2 л/с;
24 * 3.6
По каждой из 2 ниток дюкера проходит расход q = Q/n = 130.2/2 = 65.1 л/с; d=300 мм; V=1.20 м/с; i = 0.0046.
Потери напора в дюкере составляют:
H = i * L + hвх + hпов + hвых = 0.0046 * 130 + 0.037 + 0.11 + 0 = 0.75 м.
Здесь Vд2 1.22
hвх = вх * = 0.5 * = 0.037 м;
2g 19.6
(Vд - Vзад)2 (1.2 - 1.2)2
hвых = вых = 1 * = 0 м;
2g 19.6
Vд2 1.22
hпов = 2 * 90 * ( + ) = 2 * 0.45 * 1.66 = 0.11.
2g 90 90 19.6
Отметка уровня воды в НДК составляет 57.11 - 0.75 = 56.36 м.
Отметка дна трубы в начале участка 70 - 71 составит 56.36 - 1.06 = 55.30 м (сопряжение в НДК произведено по уровню воды).
Расчет дюкера
(полная раздельная система водоотведения).
Дюкер рассчитывается на расход, определенный по гидравлическому расчету производственно-бытовой сети водоотведения и равный127.68 л/с.
По каждой из 2 ниток дюкера проходит расход q = Q/n = 127.68/2 = 63.84 л/с; d=300 мм; V=0.90 м/с; i = 0.0046.
Потери напора в дюкере составляют:
H = i * L + hвх + hпов + hвых = 0.0046 * 130 + 0.02 + 0.06 + 0 = 0.68 м.
Здесь Vд2 0.92
hвх = вх * = 0.5 * = 0.02 м;
2g 19.6
(Vд - Vзад)2 (0.9 - 0.88)2
hвых = вых = 1 * = 0 м;
2g 19.6
Vд2 0.92
hпов = 2 * 90 * ( + ) = 2 * 0.45 * 1.66 = 0.06.
2g 90 90 19.6
Отметка уровня воды в НДК составляет 57.12 - 0.68 = 56.44 м.
Отметка дна трубы в начале участка 70 - 71 составит 56.44 - 0.34 = 56.10 м (сопряжение в НДК произведено по уровню воды).
1.3. Определение расчетных расходов дождевых вод.
Расчет дождевой сети принято производить по методу предельных интенсивностей.
Основная формула определения расходов дождевых вод qr; л/с имеет вид:
Zmid * A * F
qr = , (1.15)
tr1.2n - 0.1
где f - расчетная площадь стока, га;
Zmid - среднее значение коэффициента, характеризующего поверхность бассейна стока;
tr - расчетная продолжительность дождя;
n - параметр, (табл. 4. [1]);
A - параметр, вычисляемый
по формуле:
lg p
A = 20n * q20 * (1 + ), (1.16)
lg mr
где q20 - интенсивность дождя, л/с на га, для данной местности продолжительность 20 мин при P = 1 год, ([1] черт.1);
mr - среднее количество дождей за год, ([1] табл.4);
- показатель степени, принимается по [1];
P - период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, ([1] табл.5, 6, 7).
По методу предельных интенсивностей при устройстве подземной внутриквартальной дождевой сети, которая предполагается заданием на проектирование:
t = tcon + tp, мин, (1.17)
где tcon - время поверхностной концентрации; при наличии подземной внутриквартальной дождевой сети tcon = 5 мин;
tp - общая продолжительность потока воды по трубам от начала коллектора до рассматриваемого сечения трубы, мин:
Lp
tp = 0.017 * , мин (1.18)
Vp
где Lp - длина расчетных участков коллектора, м;
Vp - расчетная скорость движения воды на соответствующих участках коллектора, м/с.
Среднее значение коэффициента покрова Zmid в общем случае вычисляется по формуле:
Zmid = Z1 * f1 + Z2 * f2 + ... + Zn * fn , (1.19)
где Z1, Z2, ...Zn - коэффициенты принимаемые по (1, табл.9,10) в зависимости от рода поверхности;
f1, f2, ...fn - площади различных поверхностей типового квартала в долях от единицы.
Расчетный расход дождевых вод для гидравлического расчета дождевых сетей qcal; л/с, следует определять, согласно [1], по формуле:
qcal = * q2, (1.20)
где - коэффициент, учитывающий заполнение свободной емкости сети в момент возникновения в ней напорного режима и определяется по [1].
Поскольку расчетный расход дождевых вод зависит от времени протока по коллектору tp, то для удобства расчетов дождевой сети целесообразно предварительно вычислить величину удельного стока qуд л/с с 1 га, при времени протока по трубам tp = 0 по формуле:
Zmid * A1.2
qуд = . (1.21)
tcon1.2n - 0.1
Тогда расчет дождевых вод qcal1, л/с, с площади стока F при времени протока по трубам tp = 0 определяется по формуле:
qcal1 = qуд * F. (1.22)
Действительный расчетный расход дождевых вод в любом сечении коллектора вычисляется по формуле:
qcal = qуд * F * p = qcal1 * p , (1.23)
где p-коэффициент уменьшения интенсивности дождя, учитывающий действительное время протока по коллектору (по трубам).
Значение коэффициента p для каждого расчетного участка сети следует вычислять по формуле:
tcon 1.2n - 0.1
p = (), (1.24)
tcon + tp
q20 = 75л/с на 1га, p = 1 год;
mr = 150; = 1.54; n = 0.71
tr = tcon + tp = 5.
кровля здания Z = 0.28 20%
асфальтовые дороги Z = 0.275 30%
газоны Z = 0.038 50%
Zmid=0.28*0.2+0.275*0.3+0.038*0.5=0.157.
1.4 Технико-экономическое сравнение вариантов по выбору системы водоотведения.
В условиях повышенных требований к сточным водам, сбрасываемым в водные объекты, особое значение приобретает проектирование и строительство полураздельной системы водоотведения. При этой системе не только производственно-бытовые воды, но и первые, самые загрязненные порции дождевой воды, а также талые воды направляются на очистку.
Полураздельная система водоотведения обоснованно считается самой лучшей с санитарно-гигиенической точки зрения. Полураздельная система дороже полной раздельной только в тех случаях, когда при наличии мощного водного объекта нет необходимости подвергать очистке дождевые и талые воды. Если же эти воды по санитарно-гигиеническим условиям перед сбросом в водный источник следует очищать, то полураздельная система в большинстве случаев становится наиболее целесообразной и с экономической точки зрения.
В данном дипломном проекте произведен расчет реконструкции системы водоотведения населенного пункта и железнодорожной станции, расположенных в Ярославской области, из полной раздельной в полураздельную, а также определены основные параметры полураздельной системы водоотведения.
Расчетная схема полураздельной системы водоотведения приведена на рис.1.4
Рис.1.4. Схема общесплавного коллектора полураздельной канализации
Исходные данные для расчета главных параметров полураздельной системы водоотведения.
Исходными данными для расчета являются:
- число разделительных камер;
- массив дополнительных среднесекундных расходов бытовых и производственных сточных вод в уличных коллекторах перед разделительными камерами, л/с.
В данном дипломном проекте среднесекундные расходы определены по графику. Так как расчетный расход, согласно [1] определяется по формуле:
qрасч = kобщ * qср, л/с
то, отложив по оси абсцисс среднесекундные расходы, а по оси ординат - расчетные расходы сточных вод, строим графическую зависимость kобщ=f(qср) используя табл.2 [1].
таблица 1.15
Средний расход сточных вод qср, л/с
5
50
100
300
500Общий коэффициент неравномерности kобщ
2.5
1.7
1.6
1.55
1.5Расчетный расход сточных вод qрасч, л/с
12.5
85
160
465
750
Тогда, зная расчетный расход по результатам гидравлического расчета бытовой сети водоотведения на ЭВМ, по графику определяем среднесекундный расход Qб;
- массив дополнительных расчетных расходов дождевых вод в уличных коллекторах перед разделительными камерами, л/с, определен по результатам гидравлического расчета дождевой сети водоотведения на ЭВМ для разделительной камеры 1. Для остальных разделительных камер - пропорционально площадям F бассейна стока (Qp);
- массив длин участков главного коллектора, м, определен по плану поселка (лист 1) - L;
- массив средних глубин заложения участков главного коллектора, Hкол, м;
- массив площадей F бассейна стока, с которых отводятся поверхностные сточные воды к разделительным камерам, га, определен на основании разбивки бассейна на площади стока;
- массив продолжительностей расчетного дождя для дождевых коллекторов, примыкающих к разделительным камерам, мин, определен по результатам гидравлического расчета дождевой сети водоотведения на ЭВМ для разделительной камеры 1. Для остальных камер - пропорционально длине самого протяженного дождевого коллектора, примыкающего к данной разделительной камере;
- Lк - концентрация загрязнений в бытовых сточных водах, мг/л (БПК, взвешенные вещества, нефтепродукты);
- Lкп - концентрация загрязнений в поверхностных водах, мг/л;
- Aк - допустимый сброс загрязнений, мг/л;
- коэффициент стока FSI;
- среднегодовое количество жидких атмосферных осадков, мм/год;
- средний слой весеннего стока, Hвс, мм;
- суточное количество атмосферных осадков, Hсут, мм;
- SIGMA - удельная величина ущерба от сброса загрязненных сточных вод в водоем, руб/тыс.м3;
- Tоп - время опорожнения регулирующих резервуаров;
- A1-стоимостной коэффициент, учитывающий стоимость строительства разделительных камер и ливнеотводов;
- средняя глубина заложения отводящего коллектора, м;
- длина отводящего коллектора после регулирующих резервуаров.
Таблицы исходных данных и результатов приведены.
Расчеты произведены по четырем вариантам:
- полураздельная система водоотведения с ограничением степени очистки до 5 мг/л;
- полураздельная
система водоотведения без ограничения степени очистки;
- полная раздельная система водоотведения (заданы коэффициенты разделения, равные 0);
- общесплавная система водоотведения (заданы коэффициенты разделения, равные 1).
После реконструкции на очистные сооружения от населенного пункта и железнодорожной станции будет поступать зарегулированный расход равный 500.88л/с, из которых 255.24л/с - производственно-бытовые стоки, а поверхностный сток от поселка составит: 500.88 - 255.24 = 245.64 л/с.
Среднечасовой расход дождевых вод составит:
245.64 * 3.6 = 884.3 м3/ч
В сутки от поселка на ОС поступит 884.3 * 24 = 21223.3 м3 дождевых вод.
Во время расчетного дождя от МОС ж.д. станции на главные ОС поступает 4126.8 м3/сут.
Итого поступление сточных вод на ОС во время расчетного дождя составит:
13775.72 + 21223.3 + 4126.8 = 38083.6 м3/сут.
В год на ОС поступит 13901 тыс.м3 стоков, тогда как до реконструкции годовой объем очищаемых СВ составлял 5028 тыс.м3/год.
Итак годовой прирост мощности ОС составит: 13901 - 5028 = 8873 тыс.м3/год, а средний прирост суточной мощности:
Qср - Qср = 13901/365 - 5028/365 = 38.08 - 13.78 = 24.3 тыс.м3/сут.
МЕСТНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
2.1. Дождевая сеть.
В соответствии с современными санитарными требованиями об охране водоемов от загрязнений в проекте предусматривается устройство дождевой сети водоотведения на территориях локомотивного депо, грузового двора, материального склада и склада дизельного топлива.
Эти зоны характеризуются относительно большим загрязнением территории, спланированной поверхностью земли и отличаются высокой степенью благоустройства. Общая территория, охваченная дождевой сетью, составляет примерно 15% от всей площади железнодорожной станции. Отвод дождевой воды с территории локомотивного депо, грузового двора и склада дизельного топлива осуществляется по подземной сети с последующим подключением их к закрытому коллектору или по подземной сети.
Материал труб дождевой сети выбран с учетом агрессивности грунтовых и сточных вод, прочностных характеристик и т.д. на станции использованы железобетонные, а под железнодорожными путями - чугунные трубы.
Для снижения и выравнивания расходов дождевых вод, поступающих на местные очистные сооружения, на дождевой сети установлены регулирующие резервуары [1]. Опорожнение резервуаров производится в течение 24 часов после выпадения расчетного дождя. Зарегулированные по расходу и составу дождевые сточные воды поступают в дождевую сеть железнодорожной станции и далее направляются на МОС.
2.1.1. Расчетные расходы дождевых сточных вод.
Регулирующие резервуары, согласно [1], расположены перед отводным дождевым коллектором, в который по трубопроводу поступают дождевые воды с территории водосбора (локомотивное депо, грузового двора, материального склада и склада дизельного топлива).
Емкость регулирующих резервуаров дождевых вод определена по формуле, м3:
Wрег = Wmax + Wср,
Wmax = 10 * Hmax * * F,
Wср = 10 * Hср.сут * * F,
откуда:
Wрег = 10 * (Hmax + Hср.сут) * * F, м3 (2.1)
где Hср.сут - среднесуточное количество осадков, мм; принимается по заданию;
Hср.сут - максимальное количество осадков, мм; принимается по заданию;
- общий коэффициент стока; принят = 0.5;
F-площадь объекта, с территории которого собирается дождевой сток (площадь водосбора), га; для грузового двора и склада дизельного топлива F принята равной всей занимаемой ими площади; для локомотивного депо - с учетом полосы примыкания по периметру шириной 20...30 м.
С целью удобства эксплуатации системы водоотведения для каждого объекта, с территории которого собирается дождевой сток, устраиваются два железобетонных сборных прямоугольных резервуара емкостью по 0.5 * Wрег, м3.
На территории локомотивного депо суммарная емкость регулирующих резервуаров составит:
Wрег.л.д = 10 * (18 + 1.42) * 0.5 * 7 = 679.7 м3.
Приняты к установке два резервуара W = 340 м3 каждый.
На территории склада дизельного топлива суммарная емкость регулирующих резервуаров составит:
Wрег.скл. = 10 * 19.42 * 0.5 * 5 = 485.5 м3
Приняты к установке два резервуара W = 243 м3 каждый.
На территории материального склада
Wрег.мат = 10 * 19.42 * 0.5 * 7.1 = 689.4 м3
На территории грузового двора суммарная емкость регулирующих
резервуаров составит:
Wрег.г.д = 10 * 19.42 * 0.5 * 23.4 = 2272.1 м3
Приняты к установке два резервуара Wрег.д = 1136 м3 каждый.
Суточный зарегулированный расход дождевых сточных вод от железнодорожной станции равен суммарному объему регулирующих резервуаров, собирающих поверхностные воды с территорий локомотивного депо (Wрег.л.д), грузового двора (Wрег.г.д) материального склада (Wрег.мат) и склада дизельного топлива (Wрег.скл.), м3/сут:
Qсут.д.в = Wрег.л.д + Wрег.г.д + Wрег.мат + Wрег.скл. (2.2)
Qсут.д.в = 679.7 + 2272.1 + 689.4 + 485.5 = 4126.8 м3/сут.
Эти сточные воды равномерно в течение суток поступают из регулирующих резервуаров в дождевую сеть водоотведения железнодорожной станции.
Расчетные секундные расходы дождевых сточных вод с территорий локомотивного депо (qл.д), грузового двора (qг.д), материального склада (qмат) и склада дизельного топлива (qскл) составляют, л/с:
Wрег.л.д 679.7
qл.д = = = 7.9 л/с; (2.3)
3.6 * Tо 3.6 * 24
Wрег.г.д 2272.1
qг.д = = = 26.3 л/с; (2.4)
3.6 * Tо 3.6 * 24
Wрег.мат 689.4
qмат = = = 8 л/с; (2.5)
3.6 * Tо 3.6 * 24
Wрег.скл 485.5
qскл = = = 5.6 л/с, (2.6)
3.6 * Tо 3.6 * 24
где Tо-продолжительность опорожнения регулирующих резервуаров; принимается Tо = 24 ч.
2.1.2. Гидравлический расчет дождевой сети.
Гидравлический расчет дождевой сети в данном проекте произведен только за регулирующими резервуарами для определения диаметра и глубины заложения коллектора на подходе к МОС.
Наименьший диаметр внутриплощадочной дождевой сети принят 200 мм. Наполнение труб назначается полным. В соответствии с расчетными расходами, л/с, определенными по формулам (3), (4), (5), и рельефом местности по таблицам [8] подбираются при полном наполнении диаметры и уклоны труб, а также определяются скорости движения стоков в трубопроводе на расчетных участках сети.
Начальная глубина заложения дождевого коллектора за регулирующими резервуарами зависит от рельефа местности, параметров дождевой сети на территории водосбора, объема и размеров резервуаров, условий промерзания грунта, механической прочности труб и определяется в процессе проектирования сети; в данном проекте эта величина принята в пределах 2м.
Гидравлический расчет дождевой сети железнодорожной станции производится в таблице 2.1.
2.2. Производственная сеть.
Источниками производственных сточных вод в локомотивном депо являются обмывка смотровых канав, наружная обмывка локомотивов, спуск воды из нагрузочных реостатов, гальванических ванн, системы охлаждения тепловозов, мытье производственных помещений, стирка спецодежды и др.
Основными загрязнителями
производственных сточных вод являются нефтепродукты, минеральная и органическая взвесь (взвешенные вещества). Кроме того, в стоках могут присутствовать щелочи, кислоты, ПАВ, соли хрома и др.
Очистные сооружения депо запроектированы в расчете на прием сточных вод от всех источников и очистку их от нефтепродуктов и взвешенных веществ за исключением охлаждающей воды, моющих растворов и стоков гальванического цеха.
Для охлаждения воды и моющих растворов предусматривают локальные оборотные системы, из которых воду выпускают на местные очистные сооружения только при продувке или опорожнении перед ремонтом.
В настоящем проекте принята единая производственная сеть, в которую поступают сточные воды от обмывки стойл депо, наружной обмывки локомотивов, реостатных испытаний тепловозов, промывки товарных вагонов.
Локальные оборотные системы локомотивного депо в проекте не рассматриваются.
2.2.1. Расчетные расходы производственных сточных вод.
Определение расчетных расходов производственных сточных вод локомотивного депо произведено в п.1.
2.2.2. Гидравлический расчет производственной сети.
Гидравлический расчет производственной водоотводящей сети произведен с учетом нормативных требований о допустимых наименьших диаметрах и уклонах труб, расчетных наполнениях трубопроводов и скоростей движения сточных вод в них [1].
Согласно [1], наименьший диаметр производственной внутриплощадочной сети водоотведения принят 150 мм.
Начальная глубина заложения производственной сети принята максимальной из следующих условий:
- промерзание грунта
Hнач = Hпр - 0.3 = 1.4 - 0.3 = 1.1 м;
- механическая прочность
Hнач = 0.7 + d = 0.7 + 0.15 = 0.85 м;
- подключение выпуска от смотровых канав
Hнач = 2.2 м.
Гидравлический расчет производственной сети водоотведения железнодорожной станции производится аналогично расчету бытовой водоотводящей сети [6].
2.3. Бытовая сеть.
Бытовые и душевые сточные воды с территории железнодорожной станции, минуя МОС, подаются в городскую сеть водоотведения.
Для этой цели предусмотрена отдельная бытовая сеть водоотведения. В нее сбрасываются бытовые и душевые сточные воды от помещений локомотивного депо, оборудованных бытовыми санитарными приборами.
Бытовые сточные воды от объектов железнодорожной станции, находящихся вблизи населенного пункта (пассажирского здания, дома отдыха локомотивных бригад) по кратчайшему пути отводятся в городскую сеть водоотведения.
Бытовая сеть водоотведения устроена из керамических труб, под железнодорожными путями - из чугунных труб.
2.3.1. Расчетные расходы бытовых сточных вод.
Расходы бытовых сточных вод определены в п.1.
2.3.2. Гидравлический расчет бытовой сети.
Гидравлический расчет бытовой водоотводящей сети выполнен вместе с расчетом поселковой сети в п.1.
Гидравлический расчет дождевой и производственной канализации железнодорожной станции.
Таблица 2.2
расч расх.дли- надиам трубск-ть дв.на- полнуклон трубы,пад. дна
ОТМЕТКИглубина заложенияуч.q,уч. l,d,ст.в.,h/diтртр.пов-ти землишелыги трубыдна трубыдна тр., мл/смммм/сil, мначконначконначконначкон12345678910111213141516
ДОЖДЕВАЯ СЕТЬ
1-3
26.37102500.710.70.0032.1368.2768.2966.5264.3966.2764.1424.152-3
5.61652000.630.330.0060.9968.3468.2966.5465.5566.3465.3522.943-9
31.91002500.710.00320.3268.2968.3264.3964.0764.1463.824.154.54-9
8502000.60.440.0040.268.3568.3266.5566.3566.3566.1522.175-8 7.91002000.60.440.0040.468.4168.4066.6166.2166.4166.0122.39
ПРОИЗВОДСТВЕННО - ДОЖДЕВАЯ СЕТЬ
6-7
6.583151500.620.60.0051.5868.2168.3366.1664.5866.0164.432.23.97-8
13.171002000.680.60.0040.468.3368.4064.5864.1864.3863.983.954.428-9
21.072252500.680.60.0030.6868.4068.3264.1863.563.9363.254.475.079-10
60.97653500.890.670.0030.268.3268.2963.563.363.1562.955.175.34
ПОСЛЕ МОС В ПОСЕЛКОВУЮ СЕТЬ
11-14
12.194152500.590.440.0031.2568.5068.2067.6566.4067.4066.151.12.0512-13
2.732001500.60.320.0081.668.3368.2167.3865.7867.2365.631.12.5813-14
5.461201500.630.480.0060.7268.2168.2065.5864.8665.4364.712.583.4914-15
17.652402500.650.530.0030.7268.2067.7064.8664.1464.6163.893.593.812.3.3. Определение суточного расхода сточных вод, поступающих на местные очистные сооружения.
Для определения суточного расхода сточных вод, поступающих на местные очистные сооружения, и режима их притока в течение суток составлена сводная таблица притока стоков на МОС.
По результатам расчета, полученным в таблице 2.1, определяется производительность местных очистных сооружений: Qмос = 4291.6 м3/сут, Qч.max = 186.71 м3/ч.
2.3.4. Определение концентрации загрязнений в сточных водах.
При проектировании местных очистных сооружений, кроме расчетных расходов сточных вод, необходимо знать концентрацию загрязнений в стоках по лимитирующим показателям. Обычно лимитирующими видами загрязнений в сточных водах железнодорожной станции являются нефтепродукты и взвешенные вещества.
Концентрации нефтепродуктов и взвешенных веществ в сточных водах, поступающих на МОС, в период выпадения расчетного дождя и после него (при опорожнении регулирующих резервуаров), составляет:
по нефтепродуктам (Kiнп * Qi)
Kсмнп = , (2.7)
Qi
где Kiнп - концентрация нефтепродуктов в производственных и дождевых сточных водах, мг/л;
Qi - суточный расход производственных и дождевых сточных вод, м3/сут (табл. 3.1).
300 * 81 + 20 * 0.4 + 400 * 3.4 + 400 * 80 + 50 * 4126.8
Kсмнп = = 61.45 мг/л
4291.6
по взвешенным веществам
(Kiвв * Qi)
Kсмв.в = , (2.8)
Qi
где Kiв.в - концентрация взвешенных веществ в производственных и дождевых сточных водах, мг/л;
300 * 81 + 200 * 0.4 + 400 * 3.4 + 400 * 80 + 100 * 4126.8
Kсмв.в = = 109.61 мг/л.
4291.6
Эффект очистки сточных вод определяется по зависимости:
Ксмнп - Кдопнп 61.45 - 20
Э = * 100% = * 100 = 67.45%
Ксмнп 61.45
2.3.5. Определение необходимой степени очистки сточных вод.
В данном проекте необходимая степень очистки сточных вод определяется из двух условий.
При сбросе стоков в городскую сеть водоотведения необходимая степень очистки определяется из условия, что концентрация лимитирующего загрязнения (нефтепродуктов) в смеси сточных вод, поступающей на городские очистные сооружения не превышала установленной местными органами Водоканала нормативной величины [4]. С учетом этого концентрация нефтепродуктов в сточных водах после МОС железнодорожной станции определяется по зависимости, мг/л:
Kгоснп * (Qсбр.ж.д + Qгор) - Kгорнп * Qгор
Kостнп = , (2.9)
Qсбр.ж.д
где Kостнп - остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенных на МОС производственно-дождевых стоках, мг/л;
Kгоснп - допустимая концентрация нефтепродуктов в смеси сточных вод, поступающих на городские очистные сооружения; принята с учетом конкретных условий 10 мг/л;
Qсбр.ж.д - часть расхода очищенных производственно-дождевых сточных вод железнодорожной станции, не используемых в обороте и сбрасываемых
в городскую сеть водоотведения; в экстремальных ситуациях сбрасывается весь расход, т.е. Qсбр.ж.д = Qмос, м3/сут;
Qгор - расход сточных вод города, м3/сут;
Kгорнп - концентрация нефтепродуктов в городских сточных водах, мг/л.
10 * (4320.36 + 54000) - 3 * 54000
Kостнп = = 97.49 мг/л
4320.36
Кроме того, необходимая степень очистки сточных вод на МОС может быть определена из условия оптимального варианта использования очищенной воды в оборотной системе водоснабжения железнодорожной станции.
Процент использования очищенной воды в обороте определяется на основании технико-экономических расчетов, учитывающих стоимость водопроводной воды, используемой на производственные нужды, затраты на очистку воды, а также экономический и экологический ущерб от сброса очищенных сточных вод в городскую сеть водоотведения или водоем. Минимальная сумма этих затрат определяет оптимальный процент использования очищенной воды в обороте, т.е.
Z = Пмос + Свод + Yсб min, (2.10)
где Пмос - приведенные затраты на строительство и эксплуатацию МОС, тыс.руб./год;
Свод - стоимость водопроводной воды, потребляемой на производственные нужды, тыс.руб./год;
Yсб - ущерб от сброса сточных вод, очищенных на МОС, в городскую сеть водоотведения (или в водоем), тыс.руб./год.
Приведенные результаты могут быть ориентировочно определены по зависимости, тыс.руб./год:
0.29 -0.391
Пмос = 63.8 * Qч.max * Kостнп, (2.11)
где Qч.max - максимальный часовой расход сточных вод, поступающих на МОС (табл. 3.1), м3/ч;
Kостнп - остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенной на МОС сточной воде, используемой для различных производственных процессов железнодорожной станции, мг/л; принимается по таблице 3.2.
Для решения этого вопроса составляется балансовая схема использования воды на различные производственные нужды железнодорожной станции (рис.2.1).
В соответствии с балансовой схемой часть производственных процессов (ПР1) использует водопроводную воду, другая часть процессов (ПР2) может использовать очищенную сточную воду из оборотной системы.
Допустимая остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенной воде, используемой для различных производственных процессов, определяется существующими нормативами и принимается по данным [4] или в соответствии с требованиями технологов предприятия. Значения этой величины для некоторых производственных процессов железнодорожной станции представлены в таблице 2.2.
таблица 2.2
Производственные процессыQсут.пр, м3/сутKостнп, мг/лОбмывка стойл локомотивного депо8150Наружная обмывка локомотивов0.420Реостатные испытания тепловозов3.45Промывка товарных вагонов805164.8
В соответствии с рис.2.1 и табл.2.2 возможны четыре варианта устройства оборотной системы водоснабжения.
1-йвариант: оборотная система водоснабжения с МОС, предусмотренными на очистку сточных вод до остаточной концентрации нефтепродуктов 5мг/л. В этом случае на железнодорожной станции производства (ПР1), использующие водопроводную воду, отсутствуют и во всех производственных процессах может быть использована сточная вода, очищенная до концентрации 5мг/л.
Таким образом, все производственные процессы депо можно отнести к производствам (ПР2). Для условий примера суточный расход воды составляет Qпр1 = 0, Qпр2 = 164.8 м3/сут.
2-йвариант: оборотная система водоснабжения с МОС, предусмотренными на очистку сточных вод до остаточной концентрации нефтепродуктов 20 мг/л. В этом случае для производств (ПР1), использующих водопроводную воду (реостатных испытаний тепловозов и промывки товарных вагонов) Qпр1=80.4м3/сут; в остальных производственных процессах может быть использована сточная вода, очищенная до концентрации 20 мг/л, Qпр2 = 84.4 м3/сут.
3-йвариант: оборотная система водоснабжения с МОС, предусмотренными на очистку сточных вод до остаточной концентрации нефтепродуктов 50 мг/л. При этом суточный расход воды составляет Qпр1 = 83.8 м3/сут, Qпр2 = 81 м3/сут.
4-йвариант: прямоточная система производственного водоснабжения, МОС отсутствуют. В этом случае во всех производственных процессах используется водопроводная вода, тогда Qпр1 = 164.8 м3/сут; Qпр2 = 0.
В соответствии с рис.3.1 производительность МОС определяется по формуле, м3/сут:
Qмос = Qпр1 + Qпр2 + Qсут.д.в, (2.12)
где Qсут.д.в - суточный расход зарегулированных дождевых сточных вод, м3/сут (табл.2.1)
Годовой расход водопроводной воды на производственные нужды определяется по формуле, тыс.м3/год:
365 * Qвод
Wвод = , (2.13)
1000
где Qвод - суточная потребность в водопроводной воде, м3/сут.
Годовой сброс производственно-дождевых сточных вод на городские очистные сооружения составляет, тыс.м3/год,
Wсб = Wпр1 + Wд.в. (2.14)
Если пренебречь потерями воды, то Wпр1 = Wвод. При необходимости потери воды на испарение, утечки и пр. могут быть учтены в соответствии с [2].
Годовой объем дождевых сточных вод определяется по формуле, тыс.м3/год:
Wд.в = 0.01 * * Hср.год * F, (2.15)
где и F - показатели, приведенные в п.2.1.1;
Hср.год - среднегодовое количество осадков, мм; принимается по заданию.
Годовая стоимость водопроводной воды, используемой на производственные нужды, составляет, тыс.руб/год:
Свод = Eвод * Wвод , (2.16)
где Eвод - стоимость водопроводной воды, руб./м3; устанавливается местными органами Водоканала или другими службами, эксплуатирующими систему водоснабжения, Eвод = 0.5 руб/м3.
Ущерб от сброса сточных вод в городскую систему водоотведения составляет, тыс.руб/год,
Yсб = Eсв * Wсб , (2.17)
где Eсв - стоимость сброса сточных вод в систему водоотведения города; устанавливается службами, эксплуатирующими систему водоотведения и зависит от концентрации загрязнений в сбрасываемых стоках,
Eсв = 0.10 * Kостнп, руб/м3.
Расчеты по четырем возможным вариантам устройства водоснабжения депо сведены в таблицу 2.3, подсчитав для каждого варианта значение Z по формуле (18) и на основании их анализа выбрана оптимальная с экономической точки зрения необходимая степень очистки сточных вод на МОС, а также определен процент их использования в оборотном водоснабжении.
Таблица 2.3
Kостнп,Qвод,Годовой расход СВ, тыс.м3Затраты, тыс.руб/годмг/лм3/сутWпр1Wд.вWсбСводYсбПмосZ123456789500563.01563.010563.01154.95717.962080.429.35563.01578.3611.68568.3672.31652.355083.830.59563.01593.615.3593.662.97671.87без очистки
164.8
60.15
563.01
623.16
30.08
623.16
0
653.24
На основании проведенных расчетов определения необходимой степени очистки сточных вод по двум условиям установлена допустимая концентрация нефтепродуктов в очищенных стоках Kдопнп, мг/л, которая принята наименьшей из двух полученных расчетных значений:
Kдопнп = 20 мг/л.
Далее определен эффект очистки сточных вод на МОС и разработана технологическая схема очистки производственно- дождевых сточных вод.
Эффект очистки сточных вод определяется по зависимости, %,
Kсмнп - Kдопнп
Э = * 100%, (2.18)
Kсмнп
где Kсмнп - концентрация нефтепродуктов в производственно-дождевых сточных водах, поступающих на МОС, мг/л; определяется по формуле (6).
61.45 - 20
Э = * 100% = 67.45 %
61.45
На основании опыта проектирования и эксплуатации очистных сооружений железнодорожных станций при требуемом качестве очистки сточных вод по остаточному содержанию нефтепродуктов Kостнп до 20 мг/л следует применять на заключительном этапе очистки метод тонкослойного отстаивания с предварительной химической обработкой стоков.
2.4. Расчет сооружений.
Расчет сооружений МОС произведен на максимальный часовой расход поступающих сточных вод.
Объем приемного резервуара принят 80 м3.
Насосы, перекачивающие стоки на очистку, подбираются по расходу Qч.max, м3/ч, и требуемому напору, обеспечивающему нормальную работу гидроциклонов и других сооружений с учетом их высотного расположения.
Количество, размеры сооружений и их состав должны обеспечивать требуемое качество очистки сточных вод, обработки осадка и других отходов, а также бесперебойную работу очистной станции в режиме постоянной эксплуатации.
Расход очищенных производственно-дождевых сточных вод из резервуара очищенной воды (РОВ) по часам суток зависит от режима притока стоков на МОС и графика работы насосной станции оборотного водоснабжения. Необходимая емкость РОВ ориентировочно принята равной 40 м3.
Для выравнивания расходов очищенных сточных вод сбрасываемых в городскую сеть в составе местных очистных сооружений предусмотрен резервуар специальной конструкции (рис.2.3).
2.4.1. Расчет тонкослойного нефтеуловителя.
Нефтеуловители применяются для очистки сточных вод от нефтепродуктов и механических примесей, которые могут быть выделены методом отстаивания.
Расчет тонкослойного нефтеуловителя (рис.2.4) произведен на максимальный приток сточных вод q, м3/с.
Назначены следующие габариты нефтеловушки:
- число секций нефтеловушки n (согласно [1], n2), учитывая небольшие расходы стоков железнодорожной станции, принято n=1;
- глубина нефтеловушки H = 1 м и ширина ее секции B = 2 м, согласно [1].
Средняя скорость движения воды в проточной части нефтеловушки определена по формуле, мм/с:
q
= . (2.19)
n * H * B
0.052
= = 0.026 м/с = 2.6 мм/с.
1 * 1 * 2
Согласно [1], скорость должна приниматься равной 4...6 мм/с (на практике находится в пределах 2...10 мм/с).
Далее определяется длина нефтеловушки по формуле, м:
L = * * H, (2.20)
u0
где u0 - гидравлическая крупность (т.е. скорость всплывания нефтяных или взвешенных частиц), мм/с.
- коэффициент, учитывающий турбулентность и струйность потока воды в нефтеловушке, при /u0 = 6.5, = 1.5.
2.6
L = * 1.5 * 1 = 9.75 м.
0.4
Расчетная продолжительность отстаивания воды в нефтеловушке определена по формуле, ч:
t0 = L / . (2.21)
9.75
t0 = = 0.68 ч.
0.004 * 3600
Продолжительность всплывания нефтяных частиц определена по формуле, ч:
tв = H / u0. (2.22)
1
tв = = 0.07 ч.
0.004 * 3600
Необходимо, чтобы tв было меньше t0.
Количество свежего осадка, задерживаемого в нефтеловушке, определяется по формуле, м3/сут:
Qнл * Kсмвв * Энв.в
Wос = , (2.23)
* (100 - p) * 106
где Qнл-суточный расход сточных вод, поступающих в данную нефтеловушку, м3/сут;
- плотность свежевыпавшего осадка, т/м3; согласно [1], =1.1т/м3;
p - влажность осадка, %; p = 95% [1].
Энв.в - эффект очистки сточных вод в нефтеуловителе от взвешенных веществ зависит от физических свойств минеральной и органической взвеси. Ориентировочно принят расчетный эффект очистки в нефтеловушках Энв.в=90% [4].
4291.6 * 120
Wос = = 0.0936 м3/сут.
1.1 * (100 - 95) * 106
Высота слоя осадка в нефтеуловушке определяется по формуле, м:
Wос
hос = . (2.24)
n * L * B
0.094
hос = = 0.00482 м/сут.
1 * 9.75 * 2
Согласно [1], слой осадка в нефтеловушке принимают до 0.1м. Сопоставляя эту величину с расчетной, определяем частоту включения скребков для сгребания осадка и его удаления из нефтеловушки, т.е.
nвкл = hос / 0.1. (2.25)
nвкл = 0.00482 / 0.1 = 0.0482
Слой всплывших нефтепродуктов в нефтеловушке принимается hнп=0.1 м, [1].
Высоту борта нефтеловушки hб и высоту нейтрального слоя hн.с принимаем hб=0.3 м; hн.с = 0.3 м, [1].
Тогда строительная высота нефтеловушки, м:
Hстр = hб + hнп+ H + hн.с + hос . (2.26)
Hстр = 0.3 + 0.1 + 1 + 0.3 + 0.1 = 1.8 м.
Тонкослойные нефтеуловители применяются для повышения эффекта очистки и повышения компактности очистных сооружений. Они запроектированы на базе обычных нефтеуловителей посредством установки в их отстойной зоне тонкослойных элементов.
Размеры и количество блоков тонкослойных элементов определяются из условия, м,
B = m * Bп + (m + 1) * 0.1,
где B - ширина секции нефтеловушки, м;
m - количество блоков, установленных параллельно; определяется конструктивно, m = 2, т. к. B3 м;
Bп - ширина блока тонкослойных элементов, м.
B - (m + 1) * 0.1
Bп = , (2.27)
m
2 - (2 + 1) * 0.1
Bп = = 0.85
2
Высота блока принимается равной высоте нефтеловушки, т.е. Нп = Н = 1 м.
Для сбора всплывших нефтепродуктов над блоком оставляют зону глубиной hнп = 0.1 м.
Длина тонкослойных элементов определяется по формуле, м:
v * 2h
Lп = * , (2.28)
u0 * cos
где - коэффициент, учитывающий действительные условия осаждения частиц в тонкослойном отстойнике;
2h - расстояние между тонкослойными элементами;
u0 - гидравлическая крупность задерживаемых нефтяных частиц, мм/с;
- угол наклона тонкослойных элементов; принят из условия сползания осадка = 45.
2.6 * 0.5
Lп = 1.4 * = 6.4 м
0.4 * cos45
Длина тонкослойных элементов набирается из отдельных блоков, длина каждого из которых составляет 1.5...3 м и определяется из конструктивных соображений. Блоки тонкослойных элементов размещены на расстоянии 1 м от водораспределительных и 0.5 м от водосборных устройств.
Требуемый эффект задержания эмульгированных нефтепродуктов Эт.н.нп=96%. При таком его значении расчетный диаметр частиц нефтепродуктов, обеспечивающих данный эффект, d0 = 0.002 cм.
Гидравлическая крупность u0 найдена по зависимости, см/с:
g
u0 = 1 * * (в - н) * d02, (2.29)
18 *
где 1 - коэффициент, учитывающий влияние механических примесей на скорость всплывания нефтяных частиц;
- абсолютная вязкость жидкости; при температуре стоков 20С =0.01г/см*с;
в, н - плотности воды и нефтепродуктов, г/см3;
g - ускорение свободного падения; g = 981 cм/с2
d0 - диаметр частиц нефтепродуктов, полностью задерживаемых в нефтеуловителях, см.
981
u0 = 0.88 * * (1 - 0.9) * 0.0022 = 0.19 см/с.
18 * 0.01
Остаточное содержание нефтепродуктов в очищенных водах после тонкослойного нефтеуловителя определено по формуле, мг/л:
(100 - Эт.н.нп)
Kост.т.ннп = K1 + K2 * , (2.30)
100
где К1 - содержание растворенных нефтепродуктов, не задерживаемых
в нефтеуловителе;
К2 - то же, эмульгированных нефтепродуктов;
Эт.н.нп - эффект очистки стоков в тонкослойном нефтеуловителе от эмульгированных нефтепродуктов.
(100 - 96)
Kост.т.ннп = 14 + 150 * = 20 мг/л.
100
Остаточное содержание взвешенных веществ в очищенных водах после тонкослойного нефтеуловителя определено по формуле, мг/л:
(100 - Эт.нв.в)
Kост.т.нв.в = * Ксмнп, (2.31)
100
где Эт.н.в.в - эффект очистки сточных вод в тонкослойном нефтеуловителе от взвешенных веществ.
(100 - 90)
Kост.т.нв.в = * 109.61 = 10.96 мг/л.
100
2.4.2. Разделочные резервуары.
Для обезвоживания нефтепродуктов и пены, уловленных в нефтеловушке, предусмотрены разделочные резервуары (рис.2.5) в форме закрытого цилиндра с коническим днищем.
Внутри резервуара, как правило, размещается паровой змеевик для улучшения процесса разделки, а сбоку и снизу располагаются патрубки для подачи обводненных нефтепродуктов или пены, выпуска осадка, отстоявшейся воды и обезвоженных нефтепродуктов.
Объем поступающих на разделку нефтепродуктов или погашенной пены определяется по формуле, м3/сут:
Qмос * (Kсмнп - Kост.фнп)
Wнп = , (2.32)
нп * (100 - P) * 104
где Kсмнп - концентрация нефтепродуктов в сточных водах, поступающих на
МОС, г/м3;
Kост.фнп - остаточная концентрация нефтепродуктов в очищенной воде
после МОС, г/м3;
нп - объемный вес обводненных нефтепродуктов или погашенной пены,
г/см3; нп = 1 г/см3 [3];
P - содержание воды в обводненных нефтепродуктах или в погашенной
пене, %; P = 50...70% [3].
4291.6 * (157.68 - 20)
Wнп = = 1.18 м3/сут.
1 * (100 - 50) *104
Предусмотрено два металлических разделочных резервуара (один заполняется, в другом производится разделка).
Для условий железнодорожных станций при объеме поступающих на разделку обводненных нефтепродуктов и пены 1.18 м3/сут могут быть приняты разделочные резервуары со следующими параметрами: диаметр резервуара Dр=1.6м; высота цилиндрической части резервуара Hц=1.5м; высота верхнего конуса Hв.к=0.2м; высота нижнего конуса Hн.к=0.5м; высота поддонного пространства Hп.п=0.5м; общая высота резервуара Hр=2.7м.
Рабочий объем разделочного резервуара определен по формуле, м3,
* Dр2 * Hц
Wр = . (2.33)
4
3.14 * 1.62 * 1.5
Wр = = 3 м3.
4
Отстаивание (разделка) нефтепродуктов и пены в статических условиях должна производиться в течение не менее 20 ч. [3]:
Wр * 24
Tр = . (2.34)
Wнп
3 * 24
Tр = = 61 ч.
1.18
После разделки осадок поступает в резервуар осадка, нефтепродукты с остаточным содержанием воды 5...8% - в резервуар нефтепродуктов, отстоенная вода - в приемный резервуар-усреднитель и далее на очистку.
Смесь обезвоженных нефтепродуктов и осадка в пропорции, определяемой опытным путем, сжигается в котельной депо.
Приток сточных вод на МОС железнодорожной станции.
Таблица 2.2
Производственные сточные воды, Бытовые сточные воды.Дожд. Сточ. Часы сутокОбм. стоил депоРеост. испыт. тепловОб-мывка локом.Пром. товарн ваг-овОт локомотивного депоКомн. отды-хаОт душе-выхсточ. воды воды на МОСм3/чм3/чм3/чм3/ч%м3/чм3/чм3/чм3/чм3/ч12345678910110 - 10.19.38171.95181.431 - 20.1171.95172.052 - 30.1171.95172.053 - 40.1171.95172.054 - 50.1171.95172.055 - 60.1171.95172.056 - 70.1171.95172.057 - 80.1171.95172.058 - 95.0612.50.470.11171.95177.599 - 105.061.76.250.230.11171.95179.0510 - 115.070.286.250.230.11171.95185.5611 - 125.061.7818.750.70.11171.95187.5212 - 135.060.28 6.250.240.11171.95185.5613 - 145.0686.250.240.11171.95185.3614 - 155.0786.250.230.11171.95185.3615 - 165.06837.51.410.11171.95186.5316 - 175.06812.50.470.119.38171.95194.9717 - 185.0686.250.230.11171.95185.3518 - 195.0786.250.230.1171.95185.3519 - 205.06818.750.70.1171.95185.8120 - 215.066.250.240.1171.95177.3521 - 225.066.250.240.1171.95177.3522 - 235.076.250.230.1171.95177.3523 - 245.0637.51.410.1171.95178.52810.43.480200%7.52.518.764126.84333.48
ГЛАВНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
ПРИТОК СТОЧНЫХ ВОД НА ГЛАВНЫЕ ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
ТАБЛИЦА 3.1
ЧАСЫ
РАСХОД СТОЧНЫХ
ЗАВОД МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
СТОЧНЫЕ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИСУ-ВОД ОТПРОИЗВОД-БЫТОВЫЕДУШЛОКОМОТИВНОЕ ДЕПОПАССАЖИР-ИТОГОТОКЖИЛОЙ ЗАСТРОЙКИСТВЕННЫЕПР.БЫТОВЫЕКОМН БРИГ.ДУШСКОЕ ЗДАНИЕ%М3/Ч%М3/Ч%М3/ЧМ3/ЧМ3/Ч%М3/ЧМ3/ЧМ3/Ч%М3/Ч%М3/Ч12345678910111213141516170 - 1
1.55209.2512.04.812.50.395.60.19.383.750.991.67230.511 - 2
1.55209.2512.04.86.250.200.13.750.991.56215.342 - 3
1.55209.2512.556.250.190.13.750.991.57215.533 - 4
1.55209.2513.05.218.750.580.13.750.991.57216.124 - 5
1.55209.2513.05.26.250.190.13.750.991.57215.735 - 6
4.35587.2512.556.250.190.13.750.994.31593.536 - 7
5.95803.2512.556.250.200.16.251.685.88810.237 - 8
5.8078312.5537.51.160.16.251.685.74790.948 - 9
6.70904.512.57.512.50.593.71.0112.50.470.113.750.996.67918.879 - 10
6.70904.515.096.250.31.356.250.230.113.750.996.65916.4810 - 11
6.70904.515.096.250.32.656.250.230.113.750.996.66917.7811 - 12
4.8064810.0618.750.892.9618.750.70.113.750.994.79659.6512 - 13
3.95533.2511.06.66.250.32.656.250.240.113.750.993.95544.1413 - 14
5.55749.2512.07.26.250.32.616.250.240.113.750.995.52760.714 - 15
6.05816.7512.07.26.250.292.616.250.230.113.750.996.01828.1815 - 16
6.05816.7512.57.537.51.782.6237.51.410.113.750.996.03831.1616 - 17
5.6075612.57.512.50.595.62.6112.50.470.119.383.750.995.69783.2517 - 18
5.6075615.096.250.32.616.250.230.113.750.995.59769.2418 - 19
4.30580.515.096.250.32.616.250.230.16.251.674.32594.4119 - 20
4.35587.2510.0618.750.892.6218.750.70.16.251.674.35599.2320 - 21
4.35587.2511.06.66.250.31.016.250.240.13.750.994.33596.4921 - 22
2.35317.2512.07.26.250.31.016.250.240.13.750.992.37327.0922 - 23
1.55209.2512.07.26.250.291.016.250.230.13.750.991.59219.0723 - 24
1.55209.2512.57.537.51.781.0237.51.410.13.750.991.61222.051001350030016030012.614.932.962007.52.518.7610026.510013775.72
3.1. Определение концентраций загрязнений.
Концентрация загрязнений бытовых сточных вод от населенного пункта:
- по взвешенным веществам:
aвв * 1000
Kбытвв = , мг/л, (3.1)
n
где n - норма водоотведения на одного человека, л/сут;
aвв - количество взвешенных веществ, приходящихся на одного человека.
65 * 1000
Kбытвв = = 260 мг/л.
250
- по БПК20:
aбпк * 1000
Kбытбпк = , мг/л, (3.2)
n
где aбпк - количество загрязнений по БПК20;
75 * 1000
Kбытбпк = = 300 мг/л.
250
Концентрация загрязнений стоков от завода музыкальных инструментов:
- по взвешенным веществам Kвв = 5 мг/л;
- по БПК20 Kбпк =5 мг/л.
Концентрация загрязнений сточных вод от пункта промывки вагонов, вагонного депо после местных очистных сооружений составляет:
- по взвешенным веществам Kвв = 11 мг/л;
- по БПК20 Kбпк = 20 мг/л.
Концентрация загрязнений смеси сточных вод определяется по формуле:
Kбыт * Qбыт + Kпр * Qпр + Kжд * Qжд
Kсм = , мг/л, (3.3)
Qбыт + Qпр + Qжд
где Qбыт, Qпр, Qжд - расходы стоков от населенного пункта, предприятия и железнодорожной
станции, м3/сут.
- по взвешенным веществам:
260 * (13500+26.5) + 5 * 187.5 + 11 * (32.96+18.76+10)
Kсмвв = = 255.4 мг/л;
13526.5 + 187.5 + 61.72
- по БПК20:
300 * (13500 + 26.5) + 5 * 187.5 + 20 * 61.72
Kсмбпк20 = = 294.7 мг/л.
13526.5 + 187.5 + 61.72
3.2 Определение необходимой степени очистки сточных вод по взвешенным веществам.
По согласованию с органами Санэпиднадзора предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах, поступающих в водоем принято m = 5 мг/л.
Необходимая степень очистки по взвешенным веществам определена по формуле:
Kсмвв - m
Эвв = * 100 (3.4)
Kсмвв
255.4 - 5
Эвв = * 100 % = 98 %.
255.4
3.3 Определение необходимой степени очистки по БПК20.
По согласованию с органами Санэпиднадзора предельно допустимая концентрация загрязнений по БПК20 в сточных водах, поступающих в водоем принято m = 5 мг/л.
Предельно допустимая концентрация загрязнений по БПК20 принята Kдопбпк=5 мг/л.
Необходимая степень очистки по БПК20:
Kсмбпк - Kдопбпк
Эбпк = * 100 %. (3.5)
Kсмбпк
294.7 - 5
Эбпк = * 100% = 98.3 %.
294.7
3.4. Выбор метода очистки сточных вод и технологической схемы очистной станции
На основании приведенных выше расчетов установлено:
Qсут = 13775.72 м3/сут,
Qmax.ч = 918.87 м3/ч, Kсмвв = 255.4 мг/л,
qmax.с = 255 л/с, Kсмбпк = 294.7 мг/л.
Требуемый эффект очистки составляет:
Эвв = 98%; Эбпк = 98.3%.
После реконструкции во время дождя расходы сточных вод составят:
Qсутд = 38083.6 м3/сут;
Qmax.чд = 1803.2 м3/ч, Kсмвв = 156.2 мг/л,
Qmax.cд = 500.88 л/с, Kсм.дбпк = 140.5 мг/л.
Состав сооружений для очистки сточных вод выбран исходя из следующих показателей: производительности ОС (Qсут), концентрации загрязнений (Kсм), потребной степени очистки сточных вод (Lex=5мг/л). Итак, принята технологическая схема ОС с аэротенками-смесителями с рециркуляцией активного ила.
3.5. Расчет сооружений очистной станции.
3.5.1. Расчет приемной камеры.
Для приема сточных вод из напорных водоводов перед очистными сооружениями устраивается приемная камера из сборного железобетона, схема которой приведена на рис.3.2. Размеры приняты в соответствии с пропускной способностью по [3]:
А = 2000 мм;h1= 750 мм;В = 2300 мм;b = 600 мм;H = 2000 мм;l = 1000 мм;H1= 1600 мм;l1= 1200 мм;h = 750 мм;Диаметр напорного трубопровода при подаче стоков по двум ниткам: 250 мм.
3.5.2. Расчет горизонтальных песколовок с круговым движением воды