Водохозяйственные расчеты канализируемой территории

Указанные выше правила  устанавливают допустимые нормативы  сброса сточных вод для большого количества загрязняющих веществ, из которых рассмотрим только основные. Установлено, что вода водоёмов питьевого и санитарно-бытового водопользования не должна иметь запахов и привкусов интенсивностью более 2 баллов. На поверхности водоёма не должно быть плавающих плёнок, пятен минеральных масел, скопления различных примесей. Окраска воды не должна обнаруживаться для водоёмов питьевого пользования в столбике воды высотой 20 см, для водоёмов санитарно-бытового пользования – высотой 10 см. В соответствии с общими требованиями к составу и свойствам воды водоёмов всех категорий в результате сброса сточных вод реакция среды может изменяться только в пределах 6,5 – 8,5, а температура воды летом не должна повышаться более чем на 3°С по сравнению с наиболее высокой. Чтобы ограничить поступление в водоём сточных вод, содержащих взвешенные вещества, устанавливается норма как на увеличение их количества (на 0,25 и 0,75 мг/л в зависимости от категории), так и на гидравлическую крупность, которая не должна превышать 0,4 мм/с для проточных водоёмов и 0,2 мм/с – для непроточных.

Большое значение в процессе самоочищения водоёмов имеет концентрация кислорода в воде, минимально нормативная величина которой устанавливается 4 мг/л в любой период года в пробе воды, отобранной в 12 часов дня. При определении концентрации растворённого кислорода в воде водоёма после спуска сточных вод нужно обязательно учитывать величину реаэрации (поверхностного насыщения воды кислородом воздуха). Наличие растворённого кислорода в воде водоёма при прочих равных условиях находится в прямой зависимости от БПК. Чем больше показатель БПК, тем меньше в воде растворённого кислорода, так как он потребляется на биологические процессы окисления органических веществ.

БПК_полн. не должна превышать 3 мгО₂/л в водоёмах питьевого водопользования и 6 мгО₂/л в водоёмах санитарно-бытового водопользования.

В соответствии с общими требованиями к составу и свойствам  воды водоёмов очищенные стоки не должны содержать возбудителей заболеваний. Контроль за их наличием в воде водоёмов и очищенных сточных водах осуществляется по обобщающему показателю – количеству бактерий кишечной группы. Эти бактерии обладают большой приспосабливаемостью к существованию во внешней среде и поэтому обнаруживаются тогда, когда большая часть патогенных микроорганизмов отмирает. В настоящее время принято считать чистыми водоёмы, в 1 литре воды которых содержится не более 10 тысяч бактерий кишечной группы.

Анализ санитарно-химических показателей качества сточных вод  и учёт нормативных требований, предъявляемых к воде водоёмов, которые являются приёмниками сточных вод, позволяют определить необходимый состав очистных сооружений и осуществить технико-экономическое сравнение вариантов возможных технологических схем очистки воды.

 

 

        

 

5.1 Определение количества загрязнений,  находящихся в сточных водах

Количество загрязнений, находящихся в бытовых сточных  волах, по отдельным ингредиентам определяют по таблице 25 СНиН 2.04.03-85. Зная норму водоотведения , л/сут.  и количество загрязнении , приходящихся на 1 чел./сут., можно вычислить содержание их в единице объёма сточных вод, то есть их концентрацию в мг/л.

, мг/л

где – норма водоотведения;

–  количество загрязнений в  бытовых водах в расчёте на одного жителя составляет по взвешенным веществам 65 г/сут. и по БПК –75 г/сут.

Концентрация по взвешенным веществам:

, мг/л

 мг/л,

 мг/л,

 мг/л,

 мг/л

Концентрация по БПК:

 мг/л,

 мг/л,

 мг/л,

 мг/л

 

5.2 Определение необходимой степени очистки по взвешенным веществам

 

Предельно допустимое содержание взвешенных веществ в сточных водах:

где - допустимое санитарными нормами увеличение содержание взвешенных веществ в водоёме после спуска сточных вод, 0,75 мг/л;

- коэффициент смешения, 0,75;

- наименьший среднемесячный расход воды в реке 95% обеспеченности, м³/с;

- расход сбрасываемых сточных  вод м³/с.;

- содержание взвешенных веществ в водоеме до спуска в него сточных вод, мг/л.

Степень необходимой  очистки по взвешенным веществам  вычисляем по формуле:

%

 

5.3 Определение степени необходимой очистки по БПК_полн

Коэффициент турбулентных деформаций находится по формуле:

где - средняя скорость движения воды в реке, м/с;

- средняя глубина воды в реке, м.

Определим коэффициент, учитывающий гидравлические факторы  смешения:

где - выпуск сточных вод проектируется из берега;

- извилистость русла;

- расход сбрасываемых сточных  вод м³/с.

Коэффициент смешения ( ) определяем по формуле:

где - коэффициент, учитывающий гидравлические факторы смешения;

- расстояние по фарватеру  от места выпуска сточных вол  до расчётного створа, 3500 м;

- наименьший среднемесячный расход воды в реке 95% обеспеченности, м³/с;

- расход сбрасываемых сточных вод, м³/с.

Вычислим продолжительность  перемешивания воды t по формуле:

,сут.

сут.

Предельно допустимая концентрация по БПК, сточной воды определяется по формуле:

Степень необходимой очистки по БПК вычисляемся по формуле:

%

 

 

6. Сооружения на канализационных  сетях

6.1 Колодцы

Для осмотра и прочистки  канализационной сети на ней сооружают  колодцы. В зависимости от места расположения и назначения колодцы подразделяются на:

а) линейные – устанавливаемые  на прямолинейных участках сети через  каждые 40-200 м по её длине (чем больше диаметр труб, тем больше расстояние между колодцами);

б) поворотные – устанавливаемые  в местах изменения, уклона канализационной линии и её направления в плане;

в) узловые – в местах соединения линий;

г) контрольные – устраиваемые в местах присоединения внутриквартальных и заводских сетей к уличным в пределах застройки кварталов;

д) запорные – устраиваемые в местах отключения трубопровода для прочистки.

Колодцы на канализационной  сети можно выполнять из кирпича  и сборного железобетона. В плане они могут иметь круглую или прямоугольную форму. Канализационный колодец состоит из основания (подготовы, плиты и набивного лотка), цилиндрической рабочей камеры и горловины. Диаметр рабочей камеры круглого колодца должен быть не менее 1 м, а диаметр горловины – не менее 0,7 м. Длина прямоугольного в плане колодца– 1 м, а ширина должна превышать диаметр наибольшей трубы на 0,4 м.

 

6.2 Аварийный резервуар

Аварийный резервуар  предназначен для хранения сточной  жидкости в случае поломки насосной станции. С его помощью система  канализации будет работать в  нормальном режиме без выделения  сточной жидкости на поверхность через колодцы.

Аварийный резервуар  устанавливается перед канализационной  насосной станцией. Прямоугольный в  плане железобетонный резервуар имеет лаз для контроля за поступлением сточной жидкости и внутреннего осмотра. Имеет размеры 12х6, полузаглублённый, дно резервуара имеет уклон в сторону забора 0,005.

 

6.3 Канализационная насосная станция

Устанавливаемое на канализационных  насосных станциях оборудование имеет высокую стоимость строительства и эксплуатации. На канализационных насосных станциях, кроме насосного оборудования (решётки, дробилки и др.), которое требует значительных затрат. Механизированные решётки и дробилки задерживают и измельчают отбросы до размеров, которые могут перекачивать центробежный или объёмный насосы.

В насосном отделении  располагают насосы с арматурой. Насосы обеспечивают три режима: подачу жижи или технической воды из жижесборника к смывочному трубопроводу для очистки продольных каналов и поперечного коллектора; перемешивание в навозосборнике; подачу навозной массы на переработку, утилизацию или на навозохранилище.

С целью снижения затрат на сооружение канализационных насосных станций применяют автоматизированные системы и совершенное насосное оборудование.

 

7. Проектирование и расчет канализационной  насосной станции

Наиболее широкое распространение получили насосные станции шахтного типа с наземным павильоном. Насосная станция состоит из машинного отделения, в котором располагаются насосы, и приёмного резервуара. Подземная часть насосных станций выполняется из бетона или железобетона, а надземная – из кирпича.

Приёмный резервуар  оборудуют решётками и дробилками, которые служат для измельчения  отбросов, задерживаемых решётками. Раздробленные отбросы обычно сбрасываются в поток сточной воды перед решёткой.         

Канализационные насосы подбирают по требуемому напору и максимальной подаче насосной станции, используя каталог. Число напорных водоводов от канализационной насосной станции с учётом перспективного развития канализации рекомендуется принимать не менее двух. Водоводы устраивают из железобетонных или асбестоцементных труб.

Канализационная насосная станция, подающая сточную жидкость на очистные сооружения, пропускает подачу 156,5 м³/час. Эта подача делится на два насоса с 78,26м³/час. Определим требуемый напор для насосов:

Используя каталог насосов, подбираем два одинаковых насоса СД 160/10, один из которых является аварийным.

Характеристика насосов:

L = 1755 мм;	L1 = 1120 мм;	B1 = 236 мм;
B = 616 мм;	L2 = 195 мм;	B2 = 262 мм;
H = 683 мм;	L3 = 373 мм;	B3 = 179 мм;
H1 = 763 мм;	L4 = 275 мм;	B4 = 369 мм;
H2 = 350 мм;	L5 = 1245 мм;	B5 = 465 мм;
d = 19.	L6 = 890 мм.	B6 = 415 мм.

Масса, кг: насоса – 360; агрегата – 542.

Присоединительные размеры  насоса:

Всасывающий патрубок, мм:	Напорный патрубок, мм:
D = 150;	D3 = 125;
D1 = 225;	D4 = 200;
D2 = 260;	D5 = 235;
d = 18;	d1 = 18;
n = 8.	n = 8.

 

 

 

 

8. Расчет дюкера

Дюкеры служат для  транспортировки сточных   вод  и осадков через реки, овраги и  при пересечении с различного рода подземными сооружениями. При пересечении с водными протоками дюкеры сооружают не менее чем в две линии. Во входной камере устраивают аварийный выпуск. Дюкеры работают полным сечением; жидкость в них движется под действием столба воды определяемого разностью уровней жидкости во входной и выходной камерах дюкера (Н₁= z₁-z₂)

Дюкер должен пропустить расход сточной воды q=24,8 м³/с.Длина дюкера l=32,9 м. Скорость в коллекторе за дюкером υ_о=0,56 м/с. Дюкер укладывается из двух   линий   чугунных   труб.    Каждая   линия    должна    пропустить   расход 24,8/2=12,4 л/с. Указанный расход проходит по трубе d=150 мм со скоростью υ=0,7 м/с при единичном сопротивлении трубы i=0,0053. Сопротивление по всей длине дюкера:

h_L=i∙l=0,0053∙32,9=0,174 м.

Сопротивление при входе  в дюкер при скорости υ=0,7 м/с, согласно табличным значениям равно h₁=0,0140м=0,014 м.

Сопротивление при выходе из дюкера при υ - υ_о=0,7-0,56=0,14м/с, согласно табличным значениям равно h₂=0,001 м.

Сопротивление в закруглениях при четырех отводах по 10° при  скорости движения сточной воды в дюкере v=0,7 м/с, согласно табличным значениям будет равно:

h₃=0,0004∙4=0,0016 м.

Полное сопротивление  в дюкере:

Н=h_L+h₁+h₂+h₃

H= 0,174+0,014+0,001+0,0016=0,191 м.

Поверочный расчет на случай аварии. При аварии на одной из линий дюкера весь расход сточной воды пройдет по линии. Согласно формуле q= скорость при пропуске удвоенного расхода увеличится также в 2 раза. Сопротивление по длине при входе в дюкер и на закруглениях возрастут в 2 раза, а при выходе в:

Следовательно, при пропуске всего расхода по одной линии d=200мм полное сопротивление в дюкере составит:

Н_а=4∙(0,174+0,014+0,0016)+36∙0,001=0,226 м.

Соответственно расчетная  высота подпора сточной воды по входной  камере дюкера должна быть равна: Н_а – Н=0,226 – 0,191=0,01 м.