0,39
Расчет аэротенков производится по [2, п. 6.167] на режим
продленной аэрации. Продолжительность аэрации составляет:
;
где - БПКполн поступающего стока, ;
- БПКполн очищенного стока,
- удельная скорость окисления, мг БПКполн на 1г
беззольного вещества в 1 ч, согласно п. 6.167 [2] ;
- зольность ила, принимаемая по [2, п. 6.167], ;
- доза ила, .
Необходимый объем аэротенков:
;
где - среднечасовой расход, м3/ч.
Принимаем рабочую глубину аэротенков Н=4, 6 м. Тогда необходимая
площадь аэротенков составит:
Принимаем размеры одной секции аэротенков: , . Тогда необходимое количество секций составит:
.
Максимальная пропускная способность аэротенков в режиме продленной
аэрации составляет 3787 м3/сут.
Степень рециркуляции активного ила определяется по формуле:
;
где - степень рециркуляции активного ила;
- доза ила, ;
- иловый индекс, см3/г.
В соответствии с [2] при удалении ила эрлифтами степень
рециркуляции принимается . Тогда расход циркулирующего ила:
.
Удельный расход воздуха для работы аэротенков определяется с
учетом процесса нитрификации.
Расчет производится согласно [2, п. 6.167] по формуле:
;
где - удельный расход кислорода воздуха, мг
на 1 мг снятой БПКполн, согласно [2, п. 6.167] ;
- коэффициент, учитывающий тип аэратора и принимаемый для
мелкопузырчатой системы аэрации в зависимости от соотношения площадей аэрируемой
зоны и аэротенка по [2, таблица 42] ;
- коэффициент, зависимый от глубины погружения аэраторов и принимаемый по [2, таблица 43], ;
- коэффициент, учитывающий температуру сточных вод, который
следует определять по формуле
,
здесь - среднемесячная температура воды за
летний период, °С;
- коэффициент качества воды, принимаемый для городских сточных
вод 0,85, при наличии СПАВ принимается в зависимости по [2, таблица 44], ;
- растворимость кислорода воздуха в воде, мг/л, определяемая по
формуле
, ,
здесь - растворимость кислорода в воде в
зависимости от температуры и атмосферного давления;
- средняя концентрация кислорода в аэротенке, .
.
Общая потребность в воздухе
.
Исходя из допустимой минимальной интенсивности 3,3 м3/м2.ч.
расчетный расход воздуха составляет:
.
По пропускной способности аэратора определяется число аэраторов
(2,5-3 м3/ч).
Подбор воздуходувок производится по минимальной интенсивности.
Для подачи в аэротенки необходимого количества воздуха принимаются
2 рабочие и 1 резервная газодувки 32 ВФ-23/1,5 СМ2УЗ производительностью по
1368 м3/ч при давлении 50 кПа и мощности 30 кВт.
Вторичные отстойники
Вторичные отстойники устраиваются в блоке с аэротенками, поэтому
количество отстойников и их размеры увязываются с размерами аэротенков.
Конструктивно принимаем вторичные отстойники размерами в плане 6x6м2
при рабочей глубине 3 м. По движению потока конструируемые отстойники могут
быть отнесены к вертикальным отстойникам с периферийным выпуском. Для такого
типа отстойников коэффициент использования объема принимается 0,4-0,5.
Расчетная гидравлическая нагрузка на поверхность вторичных
отстойников определяется согласно [2] по формуле:
;
где - коэффициент использования зоны
отстаивания;
- концентрация ила в осветленной воде, следует принимать не менее
10 мг/л;
- концентрация активного ила в аэротенке, ;
- иловый индекс, см3/г;
- рабочая глубина отстойника, м.
Пропускная способность вторичных отстойников:
.
Таким образом, запроектированные отстойники обеспечат пропуск
расчетного расхода (22 5 м3/час).
Удаление осадка из отстойников предусматривается эрлифтами с
подачей циркулирующего ила в камеру перед аэротенками, а избыточного - в
илоуплотнители.
Общее количество ила, перекачиваемого эрлифтами, составляет:
;
где - расход циркулирующего ила, ;
- расход избыточного ила,
Расчетный расход на один эрлифт:
4.3 Сооружения
по обеззараживанию сточных вод
На станциях биологической очистки обеззараживание сточных вод
может производиться несколькими способами: хлорированием, озонированием,
бактерицидным облучением, ультразвуковой обработкой, электролизом, обработкой
воды коагулянтами или флокулянтами.
Наиболее простым и дешевым методом обеззараживания сточных
вод является хлорирование, которое осуществляется с использованием жидкого
хлора или гипохлорита натрия, получаемого методом электролиза из поваренной
соли. В данном проекте рассматривается хлорирование с использованием жидкого
хлора.
Обеззараживание сточных вод предусмотрено хлорированием с
использованием передвижной хлораторной установки фирмы «ADVANCE» (Венгрия).
Расход хлора составляет:
;
где - доза активного хлора, - для полностью очищенной сточной воды на
станциях искусственной биологической очистки;
- максимальный часовой расход, .
В комплект передвижной хлораторной входят: хлораторы, эжекторы,
расходные баллоны с хлором, устройства для автоматического дозирования хлора,
предохранительные устройства, комплект технологических трубопроводов (шлангов),
насос рабочей жидкости.
Установка размещается под навесом здания воздуходувной станции.
Подача хлорной воды осуществляется в контактные пруды.
Необходимый контакт воды с хлором осуществляется в контактных
резервуарах, выполняемых в виде двух земляных прудов.
Полезный объем резервуаров:
;
где - время контакта хлора со сточной водой в
резервуаре, .
.
Количество осадка, выпадающего в контактных прудах за сутки, составит:
;
где - количество осадка, выпадающего в
контактных прудах при дезинфекции сточных вод жидким хлором, на одного человека
за сутки, на станциях полной биологической очистки ;
- приведенное население, .
Система подачи и отвода воды обеспечивает возможность отключения и
опорожнения каждого пруда. В случае необходимости эти пруды могут
использоваться как аварийные резервуары-накопители для неочищенных сточных вод.
Объем прудов около 800 м3, что соответствует 6 часовому притоку
сточных вод. Размеры прудов ВхLхН=12х22,5х1,3 м.
Из контактных прудов обеззараженный сток отводится в реку по
трубопроводу диаметром 400 мм.
4.4 Сооружения
по обработке осадка
Илоуплотнители
Осаждающийся во вторичных отстойниках активный ил имеет
высокую влажность. Основная часть этого ила снова подается в аэротенк. В
результате развития микроорганизмов масса активного ила, находящегося в системе
«аэротенк - вторичный отстойник» непрерывно увеличивается и образуется так
называемый избыточный ил, который отделяется от рециркуляционного и
направляется на дальнейшую обработку и обезвоживания.
Осуществлять обработку избыточного активного ила с высокой
влажностью (99,2-99,6%) нерентабельно, поэтому его предварительно уплотняют в
илоуплотнителях. В процессе уплотнения уменьшается влажность, а следовательно,
и объема избыточного ила.
Избыточный активный ил непрерывно поступает в илоуплотнитель,
где отдает основную массу свободной влаги в виде иловой воды. Осадок из
илоуплотнителя подается на дальнейшую обработку. Отделенная иловая вода
содержит значительное количество растворенных органических загрязнений, поэтому
она возвращается в цепочку очистки воды перед аэротенками.
Количество избыточного ила, удаляемого из аэротенков,
определяется по норме 0,35 кг на 1 кг снятой БПК20 [2, п. 6.169] и
составляет:
;
гле - БПК20 поступающего стока, ;
- БПК20 очищенного стока,
- среднесуточный расход сточных вод, .
.
Расчетный расход избыточного ила, поступающего на илоуплотнитель:
.
где - влажность поступающего ила, ;
- плотность поступающего ила, .
.
Необходимый объем илоуплотнителей:
где - продолжительность уплотнения, .
Принимаем 2 илоуплотнителя в виде колодцев диаметром 2 м.
Количество уплотненного ила составляет:
;
где - влажность поступающего ила, ;
- влажность уплотненного ила, ;
- количество избыточного ила, удаляемого из аэротенков, ;
- плотность уплотненного ила, .
.
Количество воды, отводимой из илоуплотнителей, составляет:
.
Иловая вода отводится в аэротенк. Выпуск уплотненного ила
осуществляется под гидростатическим напором на иловые площадки.
Иловые
площадки
Иловые площадки являются одним из первых сооружений обработки
осадка сточных вод. Иловые площадки предназначены для естественного
обезвоживания осадков, образующихся на станциях биологической очистки сточной
воды. Применение этих сооружений объясняется простотой инженерного обеспечения
и легкостью эксплуатации по сравнению с фильтр-прессами, вкуум-фильтрами,
сушильными установками.
Наиболее простым и распространенным способом обезвоживания
осадка является сушка их на иловых площадках с естественным основанием (с
дренажем или без дренажа), с отстаиванием и поверхностным отводом воды и на
площадках-уплотнителях.
Данным проектом предусматриваются иловые площадки на
естественном основании с дренажем.
Иловые площадки состоят из карт, окруженных со всех сторон
валиками. Размеры карт определяют исходя из влажности осадка, способа уборки
после подсыхания.
На иловых площадках устраиваются дороги с пандусами для
съезда на карты автотранспорта и средств механизации.
Необходимая полезная площадь иловых площадок составляет:
;
где - уплотненного ила, ;
- нагрузка на иловые площадки, принимаемая по [2], ;
- климатический коэффициент, .
.
Дополнительная площадь иловых площадок, занимаемая валиками,
дорогами, канавами:
где - коэффициент, учитывающий дополнительную
площадь от полезной. Принимаем .
Общая площадь иловых площадок
.
Иловые площадки проверяются, на зимнее намораживание:
;
где - количество уплотненного ила, ;
- продолжительность периода намораживания: число дней в году со
средней суточной, температурой воздуха ниже -10°С; принимается ;
- полезная площадь иловых площадок, м2;
- коэффициент, учитывающий часть площади, отводимой под зимнее
намораживание: ;
- коэффициент, учитывающий уменьшение объема осадка вследствие
зимней фильтрации и испарения: .
Принимаем к устройству четыре карты с размерами 16х34 м каждая.
Количество обезвоженного осадка влажностью 70%, вывозимого с
иловых площадок:
;
где - количество уплотненного ила, ;
- влажность уплотненного ила, ;
- влажность обезвоженного осадка, .
.
Площадка
складирования подсушенного осадка
Для складирования обезвоженного осадка предусматривается открытая
площадка, рассчитанная на 4-5 месячное хранение кека при высоте слоя 1,5-2 м.
Ее площадь: . Размеры в плане 10,5х21,5 м
5.
Компоновка генплана и построение высотной схемы очистных сооружений
5.1 Компоновка
генплана очистных сооружений
Очистные сооружения размещены на выбранном участке плана с
горизонталями в масштабе 1:500, а также, для наглядности, в масштабе 1:200.
При проектировании очистной станции учитывалось, что площадка
для их строительства располагается ниже населенного пункта города по течению
реки, с учетом незатапливаемости ее паводковыми водами и технологическим
расположением уровня грунтовых вод.
Компоновка и взаимное расположение сооружений производилось с
учетом:
вариантности строительства по очередям или расширения
очистной станции
обеспечения минимальной протяженности коммуникаций очистной
станции
доступности для ремонта и обслуживания очистной станции
В составе очистной станции предусматриваются:
устройства для равномерного распределения сточных вод между
отдельными элементами очистной станции;
устройства для выключения из работы, опорожнения, промывки,
автоматического сброса сточных вод до и после сооружений механической очистки;
устройства для замера количества сточных вод.
Кроме основных производственных зданий на очистной станции
предусматриваются: воздуходувная станция, административный корпус. В состав
основных помещений административно-бытового корпуса входят: котельная на
твердом топливе, мастерская, химическая лаборатория. Кроме указанных помещений
в административно-бытовом корпусе предусмотрены: кабинет начальника станции,
комната для обслуживающего персонала, гардеробы, санузлы, водомерный узел.
Площадка очистных сооружений оборудуется системой
хозяйственно-питьевого водопровода, обеспечивающей подачу воды питьевого
качества к административно-бытовому корпусу, воздуходувной станции и на
технические нужды хлораторной (от здания воздуходувной). Подача питьевой воды
на очистные сооружения осуществляется от городского водопровода.
Расход воды на хозяйственно-питьевые нужды рассчитан в
соответствии со СНиП 2.04.01-85 и составляет: , , .
Хозяйственно-бытовые сточные воды от административно-бытового
корпуса и воздуходувной в количестве 1,3 1мэ/сут. поступают в
дренажную насосную станцию, и далее перекачиваются (вместе с внутриплощадочными
производственными стоками: дренажные воды иловых площадок, иловая вода
илоуплотнителей, фильтрат от песковых бункеров) в приемную камеру очистных
сооружений. Общий объем сточных вод 7,75 м3/ч. Насосная станция
оборудуется двумя насосами (1 рабочий и 1 резервный) погружными насосами
GRUNDFOS типа SEG 40.09.2.50B производительностью 7,85 м3 при напоре
8,7 м (N=1,4 кВт).
Территория очистной станции должна быть ограждена забором высотой
1.2 м.
При разработке генплана руководствовались следующими положениями:
сооружения должны располагаются компактно, расстояние между
одноименными сооружениями 3 - 5 м, разноименными 5 - 10 м;
расположение очистных сооружений должно обеспечивать самотечный
режим движения воды и осадков по сооружениям;
объемы земляных выемок и насыпей должны балансироваться;
к каждому сооружению должны быть обеспечены свободный подъезд
транспорта, при этом ширина проезжей части должна быть не менее 3.5 м.
Перечень зданий и сооружений и их размеры:
Приемная камера 1,4х3,8х1,5 м
Здание решеток 3,8х5,0 м
Песколовки с круговым движением воды 2 шт. d=4,0 м
Помещение песковых бункеров
Аэротенки-отстойники 6 шт. 6,0х30,0 м
Административный корпус 12,0х21,0 м
Контактный резервуар 2 шт. 15,0х22, 5 м
Илоуплотнители 2 шт. d=2,0 м
Иловые площадки 4 шт. 16,0х34,0 м
Площадка для складирования кека 10,5х21,5 м
Воздуходувная станция
Канализационная насосная станция d=1,5 м
5.2 Высотная
схема очистных сооружений
Для определения взаимного высотного расположения отдельных
сооружений очистной станции одновременно с составлением генплана составляются
профили движения воды и осадка.
Профиль «по воде»
Сточные воды по очистным сооружениям должны проходить
самотеком, поэтому отметка поверхности воды в приемной камере должна превышать
отметку воды в водоеме при высоком горизонте на величину всех потерь напора по
пути движения воды по сооружениям плюс 1-1,5 м с учетом запаса.
Высотное расположение отдельных сооружений определяет объем
земляных работ. Сооружения большой высоты (вертикальные отстойники)
целесообразно располагать на половину выше уровня земли.
Профиль представляет собой развернутый разрез по сооружениям,
сделанный по самому длинному пути от приемной камеры до выпуска в водоем.
Расчетные участки предварительно намечаются на генплане, а затем переносятся на
профиль.
Отметка уровня воды в последующем сооружении вычисляется как
отметка уровня в предыдущем сооружении за вычетом сумм потерь напора на участке
между этими сооружениями. Потери напора складываются:
где - потери на трение при движении сточной
воды по трубам или лоткам
- потери через водослив на выходе и входе в канала и трубопроводы
- потери в сооружении
Для предварительных расчетов потери напора могут приниматься
следующие:
в решетках 5-20 см
в песколовках 10-20 см
в вертикальных отстойниках 40-50 см
в аэротенках 25-50 см
в контактных резервуарах 20-60 см
При составлении профилей следует руководствоваться следующими
положениями:
распределение и транспортирование сточных вод и осадков по
отдельным сооружениям станции аэрации следует производить по открытым
железобетонным лоткам прямоугольного сечения или по трубопроводам при подводе,
отводе и отстаивании;
расчет подводящего и отводящего каналов магистральных и к
отдельным сооружениям должен производиться по максимальному секундному расходу
сточных вод с коэффициентом 1.4, учитывающим возможность перегрузки сооружений.
Рекомендуются следующие скорости движения сточных вод:=0.9 - 1.0
м/с - для воды прошедшей решетки;=0.75 - 1.0 м/с - для воды прошедшей
песколовки;=0.5 - 1.0 м/с - для биологически очищенной воды.
Наивыгоднейшим сечением прямоугольного канала, в соответствии с
требованиями гидравлики является такое, при котором ширина в 1.5 - 2 раза
больше расчетного наполнения канала. Строительную глубину принимают больше
расчетного наполнения на 0.2 - 0.3 м при ширине канала до 1 м и на 0.3 - 0.4 м
при ширине канала более 1 м.
На станциях аэрации канал между аэраторами и вторичными
отстойниками должен рассчитываться на сумму расчетного расхода сточных вод и
циркулируещего активного ила.
На профилях должны быть показаны отметки уровня воды, отметки
лотков труб или каналов, а также отметки естественной и спланированной
поверхности земли. При этом отметки планировки принимаются на 0.3 - 0.7 м ниже
бортов канала этих сооружений.
6.
Строительные конструкции
6.1 Техническая
характеристика сооружения
В данном разделе к разработке принят аэротенк-отстойник,
предназначенный для биологической очистки сточных вод в режиме продленной
аэрации, поступающих от сооружений механической очистки. Строительство
аэротенков производится на площадках с сухими грунтами. Грунты и грунтовые воды
не агрессивны по отношению к железобетону.
Параметры одной секции аэротенка: В=6 м, L=24 м, Н=5,1 м.
Принято два трех секционных аэротенка-отстойника, с размерами в плане: В=24 м,
L=18 м. Аэротенк заглубляется в землю, но не полностью - 0,7 м возвышается над
землей. Сооружение открытое с поперечными связями (балки-распорки). Грунт в
месте заглубления - плотностью 16кН/м3.
Уровень грунтовых вод ниже дна днища. Днище резервуара
выполнятся из монолитного железобетона, которое бетонируется на подготовку
толщиной t=16 см. Толщина днища -16 см.
Стены запроектированы из сборных плоских стеновых панелей
блочного типа. Стыки между стеновыми панелями замоноличиваются бетоном. Внизу
стеновые панели заделываются в паз монолитного днища, вверху соединяются
балками-распорками. Угловые сопряжения стен - из монолитного железобетона. Они
устаиваются непосредственно на рабочем месте, сооружая опалубку, производя
армирование и бетонирование. Размеры стеновых панелей принимаем исходя из
размеров аэротенка.
В месте строительства данных канализационных сооружений
преобладает умеренный климат, с умеренными температурами воздуха, как летом,
так и зимой, поэтому специальных работ связанных с климатическими условиями
производить не требуется.
6.2
Расчет стенки сборного железобетонного прямоугольного в плане аэротенка
Сборные железобетонные стеновые панели выполняются толщиной
t=250 мм. Номинальная ширина стеновых панелей 3 м, конструктивная - 2,8 м.
Стыки: прямые шириной 200 мм замоноличиваются бетоном класса С30/37.
Предусмотрена заделка панелей внизу в пазах днища (жесткое защемление), вверху
соединяются балками-распорками на сварке (шарнирно-подвижное защемление).
Н=4800 мм.
Расчет производится для двух случаев:
в период гидравлического испытания от гидростатического
испытания жидкости при отсутствии обваловывания грунтом;
в период эксплуатации на давление грунта обваловыния при
отсутствии давления жидкости (опорожненное состояние - ремонт, профилактика и
т.д.).
Стеновая панель рассчитывается по балочной схеме с жесткой
заделкой внизу и шарнирно-неподвижным опиранием вверху. Расчетная ширина такой
балки принимается 1 м (сечение I-I рисунок 6.1).
Рисунок 6.1. Расчетная схема стеновой панели
Определение
расчетных нагрузок
1. Аэротенк находится в стадии испытания.
Нагрузки от гидравлического давления воды на уровне заделки
стеновых панелей в паз монолитного днища (рисунок 6.1):
где - коэффициент надежности по нагрузке;
- плотность воды, кН/м3;
- расчетная высота стеновой панели (рисунок 6.2).
Рисунок 6.2. Эпюра нагрузки от гидравлического давления воды
. Аэротенк находится в стадии эксплуатации (случай ненаполненного
жидкостью аэротенка).
Величина бокового давления грунта возрастает с увеличением глубины
по линейному закону.
,
где - высота балки, ;
- временная нагрузка, м.
Временную нагрузку на поверхности 10 кН/м2 (для такой
расчетной схемы стеновой панели) заменяем эквивалентным слоем грунта. Плотность
грунта .
.
Рисунок 6.3. Эпюра нагрузки в эксплуатационной стадии
Расчетная высота до верха стенки:
Расчетное боковое давление грунта по верху стенки:
где - расчетное давление на глубине от поверхности;
- коэффициент надежности по нагрузке;
- коэффициент связности грунта, ;
угол внутреннего трения грунта, .
Нагрузка от давления грунта с учетом обваловывания на уровне
заделки стеновой панели (сечение I-I)
где - расчетное давление на глубине от поверхности;
Определение
максимальных изгибающих моментов в расчетных сечениях по высоте стеновой панели
1. Для аэротенка в стадии испытания (от давления жидкости -
расчетное сечение у защемления I-I).
Рисунок 6.4 Эпюра нагрузки стадии испытания от давления
жидкости
Опорный момент в защемлении:
Пролетный момент:
Расчетное сечение, в котором действует пролетный момент:
. Для аэротенка в стадии эксплуатации (от давления грунта):
Рисунок 6.5 Эпюра нагрузки стадии испытания от давления грунта
Суммарные расчетные моменты:
Этот момент действует в сечении на расстоянии:
.
Подбор сечения вертикальной рабочей арматуры ввиду небольшого
различия между величинами пролетных вертикальных и опорных изгибающих моментов
для двух случаев загружения стенки (водой и грунтом) принимаем симметричное
армирование, и расчет производим по максимальным моментам из двух случаев
загружения:
Расчетная ширина
условной балки - полосы стеновой панели шириной b=1 м и толщиной 250 мм
(толщина стеновой панели рисунок 6.6).=250-30=220 мм
класс бетона
С25/30 с
класс арматуры
S400 с
Расчет
производится для прямоугольного сечения шириной 1 м с одинарным армированием.
Рисунок 6.6
Сечение стеновой панели
Требуемое
количество стержней:
Принимаем 5ø12 S400 c (шаг S=200 мм) сетка С-1 (плоская сварная).
В опорном
сечении:
Так как в опорном
сечении стоит вертикальная арматура пролетного момента с , то дополнительно требуется
Принимаем 6ø12 S400 c (шаг S=150 мм). Дополнительная сетка С-2.
Устанавливаем
симметрично с двух сторон сечения стеновой панели.
точки теоретического отрыва вертикальных
стержней С-2, где они не нужны по расчету. За точкой теоретического отрыва
необходимо их завести на длину зоны анкеровки ³20 верхних стержней, т.е. 20х12=240. Тогда длина вертикальных
стержней (поз. 3 С-2) равна: 2,2+0,24=2,44 м (2440 мм).
7.
Техника и технология строительно-монтажных работ
7.1 Состав
работ и технологическая последовательность их выполнения при укладке
канализационного напорного трубопровода из стальных электросварных труб
диаметром 250 мм протяженностью 500 м
Разработка и перемещение растительного грунта бульдозером
Разработка грунта экскаватором навымет
Укладка трубопровода
Устройство колодцев из монолитного бетона
.1 Установка деревянной опалубки
.2 Установка и вязка арматуры из отдельных стержней
.3. Укладка бетонной смеси
.4 Разборка опалубки
.5 Укладка железобетонных плит перекрытия
.6 Установка люков
Присыпка траншеи экскаватором
Предварительное гидравлическое испытание
Засыпка траншеи бульдозером
Уплотнение грунта
Окончательное гидравлическое испытание
7.2 Определение
размеров и объемов грунта траншеи
Геологические условия данной местности: грунт растительный
без корней и примесей толщиной 0,15 м и плотностью r = 1200 кг/м³ - I группы для всех машин; песок без примесей
плотностью r = 1600 кг/м³ - I группы для одноковшового
экскаватора и II группы для бульдозера.
Рисунок 7.1. Схема для определения размеров траншеи
Минимальная глубина траншеи:
,
где dн - наружный диаметр трубы, м;рг -
высота растительного грунта, м.
Тогда
Способ укладки трубопровода - плетями в две нитки. По СНиП
3.02.01-87 «Земляные сооружения. Основания и фундаменты» в зависимости от типа
и диаметра прокладываемых труб, способа их укладки ширина траншеи по
дну по таблице 39.1 [7]:
Заложение откосов траншеи m в зависимости от глубины траншеи и
грунта принимается по таблице 39.2. [7]. Т.к. заданный грунт - песок, то при
глубине траншеи до 3 м заложение откосов соответствует α = 45º и 1Óm = 1Ó1.
Ширина траншеи по верху:
Определение объемов траншеи выполняется в соответствии с
продольным профилем и поперечными сечениями. Объем разрабатываемого грунта
между характерными точками определяется по формуле:
где F1 и F2 - площадь поперечного сечения в
характерной точке 1 и 2;хт 1…2 - расстояние между характерными
точками 1 и 2.
Определяем площадь поперечного сечения в характерной точке:
Средняя площадь сечения между двумя характерными сечениями равна:
Объем грунта траншеи между характерными точками определяется по
формуле:
Общий объем грунта определяется суммированием отдельных объемов
грунта между характерными точками. Расчет сводим в таблицу и располагаем под
продольным профилем.
7.3
Определение зоны для размещения и разработки отвалов грунта
Объем кавальера подстилающего грунта:
,
где - площадь кавальера подстилающего грунта,
м2.
,
где - площадь поперечного сечения в
характерной точке (берется с продольного профиля), м2.
По приложению 2 [8] коэффициенты разрыхления грунтов:
песок Кр = 1,15;
растительный грунт Кр = 1,25.
, м2.
Расчет ведется на 1 метр длины траншеи и кавальера в характерных
точках:
, м2;
, м;
т.к.
, м2;
, м;
где - ширина кавальера основного грунта, м;
- высота кавальера основного грунта, м.
Расчет сводим в таблице 7.1.
Таблица 7.1. Определение размеров кавальеров основного грунта
№ х.т
|
Fтр, м2
|
Кр
|
Fкпг, м2
|
hкпг, м
|
bкпг, м
|
1
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
2
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
3
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
4
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
5
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
6
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
7
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
8
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
9
|
5,5
|
1,15
|
6,33
|
2,52
|
5,04
|
Объем основного грунта для участка:
;
где Li - расстояние между характерными точками, м.
Характерные точки намечаем в местах расположения колодцев.
Используя данные таблицы 7.1 находим объем подстилающего грунта:
,
где n - число участков между характерными точками.
Рисунок 7.2. Зона размещения кавальеров грунта
Объем кавальера растительного грунта:
,
где - площадь кавальера растительного грунта,
м2.
,
где - толщина слоя растительного грунта, ;
- расстояние, с которого снимается грунт, м.
где -ширина траншеи по верху, ;
-ширина кавальера подстилающего грунта, .
Величина определяется для каждой характерной
точки.
, м2,
где - высота кавальера растительного грунта,
м;
- ширина кавальера растительного грунта, м.
;
;
;
где - ширина траншеи поверху, м.
Площадь, высота, ширина кавальера растительного грунта
определяется для каждой характерной точки.
Таблица 7.2 Определение размеров кавальеров растительного грунта
№ х.т
|
bв, м
|
bког, м
|
lрг, м
|
Кр
|
Fкрг, м2
|
hкрг, м
|
bкрг, м
|
1
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
2
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
3
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
4
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
5
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
6
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
7
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
8
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
9
|
5,0
|
5,04
|
13,04
|
1,25
|
2,45
|
1,28
|
3,84
|
∑
|
|
|
117,36
|
|
22,05
|
|
|
Объем растительного грунта:
;
где - средняя длина снятия растительного
грунта (м), определяется по данным таблицы 7.2.
.
где n - число характерных точек;
- длина траншеи, равная 500 м.
.
Зона для размещения и разработки отвалов грунта:
Т.к. размеры траншеи (высота, ширина) на всем протяжении участка
одинаковы, то перемещение подстилающего грунта в каждой характерной точке будет
равным , а зона для размещения и разработки
отвалов грунта соответственно.
7.4 Подбор
машин для земляных работ
Земляные работы чаще всего выполняются механизированными
способами.
Для разработки грунта растительного 1-ой группы без корней и
примесей используется бульдозер.
Для разработки основного грунта - супеси без примесей будет
применяться экскаватор с обратной лопатой (грунт 1-ой группы трудности), либо
экскаватор-драглайн (грунт 2-ой группы трудности), т. к. необходима разработка
грунта ниже уровня стояния.
Разработка
и перемещение грунта бульдозером
Средняя дальность перемещения растительного грунта бульдозером
определяется из среднего расстояния снятия грунта для каждой характерной точки:
Рисунок 7.3. Снятие растительного грунта бульдозером
Определяем дальность перемещения растительного грунта для первой
характерной точки:
Дальнейшие расчеты сводим в таблицу 7.3.
Таблица 7.3. Определение дальности перемещения растительного
грунта бульдозером
№хт
|
lрг, м
|
bкрг, м
|
Dбрг, м
|
1
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
2
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
3
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
4
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
5
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
6
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
7
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
8
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
9
|
13,04
|
3,84
|
8,44
|
Средняя дальность перемещения растительного грунта:
Для разработки растительного грунта I группы без корней и
примесей, плотностью ρ = 1200
кг/м3 [8, стр. 7] используется бульдозер. Марку бульдозера принимаем
по таблице 1 [8, стр. 83]. Принимаем бульдозер марки ДЗ-18 с поворотным
отвалом, гидравлическим управлением, длиной отвала 3.9 7 м, высотой отвала 1 м.
Состав работ
. Приведение агрегата в рабочее положение.
. Разработка грунта с перемещением его и выгрузкой.
. Возвращение бульдозера в забой порожняком.
Состав рабочих
Для бульдозера ДЗ-18 на тракторе Т-100 машинист 6 разряда.
Определяем часовую производительность бульдозера:
где - норма времени на 100м3
грунта, принимаемая по таблице 2 [8, стр. 87]. Для принятой марки бульдозера
ДЗ-18 на первые 10 м перемещения грунта.
Норма времени на дальность перемещения 8,44 м составит
Тогда
Сменная производительность бульдозера:
где tсм - время работы за смену, принимаем 8 часовой
рабочий день при пятидневке. Тогда
Суточная производительность бульдозера:
где - количество смен в сутки, .
Определяем срок выполнения работ по перемещению растительного
грунта:
Разработка
подстилающего грунта экскаватором навымет
Для разработки подстилающего грунта подбираем экскаватор с
обратной лопатой. По таблице 1 [8, стр. 11] определяем группу грунта при
разработке одноковшовым экскаватором и его плотность. Для песка - I группа
разработки грунта экскаватором, ρ = 1600 кг/м3.
Экскаватор принимается в зависимости от параметров траншеи и
выгрузки грунта. При монтаже трубопроводов подстилающий грунт обычно
складывается с одной стороны траншеи. Проходка экскаватора может быть
продольной, когда ось движения его совпадает с осью траншеи. Для разработки
траншеи обычно используется экскаватор с обратной лопатой или
экскаватор-драглайн. Для выбора экскаватора исходят из следующих параметров:
глубина копания и радиус копания, высота выгрузки и радиус выгрузки.
Рисунок 7.4. Разработка основного грунта экскаватором
При выборе экскаватора сравниваем паспортные и требуемые
размеры. Паспортные значения должны быть больше, чем требуемые.
Высота выгрузки:
где - максимальная высота кавальера
подстилающего грунта, принимаемая по таблице 3.1, .
Радиус выгрузки:
;
где - максимальная ширина кавальера
подстилающего грунта, определяемая из таблицы 3.1, .
Глубина копания:
где - максимальная глубина траншеи,
По таблице 1 [8, стр. 45] подбираем экскаватор, оборудованный
обратной лопатой. Принимаем экскаватор марки ЭО-3322В со следующими
параметрами:
вместимость ковша - 0.63м3; наибольшая глубина копания
- 4.3 м;
наибольший радиус копания - 7.6 м; наибольшая высота выгрузки -
4.7 м.
Для сравнения все значения сводим в таблице 7.4
Таблица 7.4. Сравнение параметров
значениетребуемоепаспортноерасчетное
|
|
|
|
1,624.33,44
|
|
|
|
3,524.73,76
|
|
|
|
6,027.66,08
|
|
|
|
Данные по принятому экскаватору удовлетворяют вышеуказанным
условиям.
Определяем состав звена по таблице 2 [8, стр. 46]:
при вместимости ковша экскаватора более 0.4 м3,
требуется 1 машинист 6 разряда.
Состав работы:
Установка экскаватора в забое;
Разработка грунта с очисткой ковша;
Передвижка экскаватора в процессе работы;
Очистка мест погрузки грунта и подошвы забоя;
Отодвигание негабаритных глыб в сторону при разработке
разрыхленных мерзлых или скальных грунтов.
Состав звена: машинист 6-го разряда.
Определяем часовую производительность экскаватора:
где - норма времени на 100 м3
подстилающего грунта, принимаемая по таблице 3 [8, стр. 47]. Для принятой марки
экскаватора при вместимости ковша 0.63 м3 .
Тогда
Сменная производительность экскаватора:
,
где - время работы за смену, принимаем 8
часовой рабочий день при пятидневке. Тогда
Суточная производительность экскаватора:
,
где - количество смен в сутки, принимаем .
Срок выполнения работ:
.
Разработка
подстилающего грунта экскаватором, подлежащего вывозу с места разработки
Объем грунта, подлежащего вывозке с места разработки,
определяется:
,
где - объем грунта, вытесненный трубами
- объем грунта, вытесненный колодцами
Определяем состав звена по таблице 2 [8, стр. 46]: при вместимости
ковша экскаватора более 0.4 м3, требуется 1 машинист 6 разряда.
Состав работы:
Установка экскаватора в забое;
Разработка грунта с очисткой ковша;
Передвижка экскаватора в процессе работы;
Очистка мест погрузки грунта и подошвы забоя;
Отодвигание негабаритных глыб в сторону при разработке
разрыхленных мерзлых или скальных грунтов.
Состав звена: машинист 6-го разряда.
Определяем часовую производительность экскаватора:
где - норма времени на 100 м3
подстилающего грунта, принимаемая по таблице 3 [8, стр. 47]. Для принятой марки
экскаватора (ЭО-3322В) при вместимости ковша 0.63 м3 .
Тогда
Сменная производительность экскаватора:
,
где - время работы за смену, принимаем 8
часовой рабочий день при пятидневке. Тогда
Суточная производительность экскаватора:
,
где - количество смен в сутки, принимаем .
Срок выполнения работ:
.
7.5 Укладка
трубопровода
Трубы стальные электросварные прямошовные, применяемые для
трубопроводов разного назначения, изготавливаются по ГОСТ 10704-91.
Перед сборкой и сваркой трубы нужно полностью очистить от
грунта и грязи, проверить форму кромок и при необходимости выправить их.
Перед укладкой трубопроводов следует проверить соответствие
проекту отметок дна, ширины траншеи, заложение откосов, подготовки основания и
надежности крепления стенок открытой траншеи.
1)
днища
колодцев и камер устраивают до опускания труб;
2)
стенки
колодцев возводят после укладки труб, заделки стыковых соединений, монтажа фасонных
частей и запорной арматуры;
3)
фасонные
части и задвижки, расположенные в колодце, устанавливают одновременно с
укладкой труб. Согласно заданию трубы укладываются плетями.
При укладке трубопровода опусканием непрерывной ниткой
технологическая последовательность следующая:
из труб 6-9 м сваривают длинную плеть;
изолируют стыки;
отрывают траншею (она может быть отрыта раньше, если
позволяет прочность грунта удержать откосы без обвалов);
трубопровод в виде плети, лежащей на бровке траншеи.
Укладку трубопровода ведут способом «последовательного
переезда» трубоукладчиков, при котором первый трубоукладчик опускает плеть на
дно траншеи, высвобождает захват и переходит в новое положение перед третьим
трубоукладчиком. Затем второй трубоукладчик опускает плеть и переходит в
положение впереди первого трубоукладчика и т.д.
Длинные плети перекладывают в траншею без рывков и ударов о
стенки и дно траншеи.
В целях недопущения резких перегибов трубопровода
краны-трубоукладчики расставляют друг от друга на определенном расстоянии в
зависимости от диаметра труб. При укладке трубопровода диаметром 250 мм это
расстояние составляет 15 м. Высота подъема плети трубопровода над землей при
работе тремя и более трубоукладчиками не должна превышать 1 м.
Выбор
кранового оборудования
Выбор крана для опускания труб в траншею определяется
грузоподъемностью (G) и требуемым вылетом стрелы (Rтр.). Для укладки
плетями стальных труб используем 3 крана - трубоукладчика.
Определяем требуемую грузоподъемность одного трубоукладчика:
где - масса элемента, в нашем случае - масса
трубы, определяемая по формуле:
где - масса одного метра трубы, согласно
таблицы 1.7 [7, стр. 10] ,
- масса оснастки, .
Т.к. один трубоукладчик располагается на расстоянии 1 5 м от
второго, то, следовательно, он пускает 1 5 м трубы. Определяем грузоподъемность
трубоукладчика:
Рисунок 7.5. Укладка труб трубоукладчиком
Определяем требуемый вылет стрелы (см. рисунок 7.4):
где - расстояние от центра укладываемой трубы
до края траншеи, определяется:
- расстояние от края траншеи до колес трубоукладчика, принимаем .
- расстояние от колес крана - трубоукладчика до его оси, принимаем
.
Тогда
Все паспортные значения крана - трубоукладчика должны превышать
требуемые.
По таблице 27.5 [7. стр. 293] подбираем марку трубоукладчика.
Принимаем трубоукладчик марки ТГ - 502 со следующими показателями:
грузоподъемность - G = 50 т;
максимальный вылет крюка - R = 7,5 м;
наибольшая высота подъема крюка - H = 6,2 м.
Срок выполнения работ по укладке трубопровода определяется:
где - норма времени на 1 м трубы,
определяемая по таблице 1 [9, стр. 7], ;
- длина трубопровода, (2 нитки по 500 м каждая).
Определяем количество смен при 8 часовом режиме работы:
Срок выполнения работы:
где - количество смен в сутки, .
8.
Экономическая часть
В данном разделе осуществляется анализ энергозатрат и
издержек за срок службы насосов GRUNDFOS SEG.40.09.2.50B и
FLYGT CP3057.181-252НТ.
Насосы GRUNDFOS SEG являются погружными насосами с
горизонтальным всасыванием, разработанные для перекачивания под напором сточных
вод, включая стоки из туалетов. Насос SEG снабжен режущим механизмом, который
измельчает волокнистые включения, что позволяет впоследствии измельченные части
перекачивать по протяженным трубопроводам малого диаметра.
Поверхность насоса гладкая, что предохраняет корпус от
осаждения на нем загрязнений. Основным материалом, из которого изготовлен
насос, является чугун. Зажим, соединяющий насосную часть и электродвигатель
изготовлен из нержавеющей стали. Такое соединение облегчает обслуживание
насоса.
SEG.40.09.2.50B
Расход 2,1 5м3/ч
Геодезическая высота 8. 7 м
КПД 16.1%
Количество полюсов: 2
Частота, фаза 3-фазный, 50 Гц
Минимальная мощность для старта SD 5.5 кВт
Напряжение 400 V
Потребляемая мощность 1.15 кВт
Входная мощность 1.4
Размер выходного патрубка насоса: DN 40
Материал трубы Чугун
Макс. глубина установки: 10 м
Моноблочный насосный агрегат с корпусом из чугуна для
стационарной погружной установки
С одним лопастным закрытым канальным рабочим колесом
диаметром 112 мм с условным проходом 48 мм.
Расход 2,05 м3/ч
Геодезическая высота 8.66 м
КПД 31,8%
Потребляемая мощность 1,92 кВт
Количество полюсов: 2
Частота, фаза 3-фазный, 50 Гц
Минимальная мощность для старта SD 5.5 кВт
Напряжение 380V
Мощность электродвигателя 2,4 кВт
Максимальный ток 23А
Материал трубы Чугун
Таблица 8.1. Издержки за срок службы
Параметры
|
Значения параметров
|
|
GRUNDFOS SEG.40.09.2.50B
|
FLYGT CP3057.181 -252НТ
|
Начальные вложения, EUR
|
2338
|
2162
|
Затраты на монтаж и наладочные работы, EUR
|
2000
|
2000
|
Эксплуатационные расходы, EUR/год
|
600
|
600
|
Затраты на тех. обслуживание, ежедн. тех.
обслуж, EUR/год
|
400
|
400
|
Затраты на ремонт, EUR/год
|
300
|
300
|
Стоимость электроэнергии, EUR/кВт
|
0,029
|
0,029
|
Срок службы, лет
|
15
|
15
|
Процент инфляции, %
|
10
|
10
|
Время работы насоса, час/год
|
4380
|
4380
|
Таблица 8.2. Анализ издержек за срок службы
Параметры
|
Значения параметров
|
|
GRUNDFOS SEG.40.09.2.50B
|
FLYGT CP3057.181 НТ
|
Потребление энергии, кВт ч/год
|
1384
|
2380
|
Затраты на электричество, кВт ч/год
|
40
|
69
|
Затраты за время эксплуатации, EUR/15 годы
|
51210
|
52044
|
Затраты электроэнергии на 1м3
стоков, кВт ч/м3
|
0,1471
|
0,1471
|
Заключение
В данном дипломном проекте запроектированы и рассчитаны
канализационные очистные сооружения производительностью 3 тыс. м3/сут.
В соответствии с характеристикой сточных вод и расчетами по
требуемой степени их очистки в проекте применена схема полной биологической
очистки с аэротенками продленной аэрации.
В состав сооружений входят:
. Приемная камера
. Сооружения механической очистки:
решетка-процеживатель,
решетка с ручным удалением отбросов,
песколовки с круговым движением воды ТП 902-2-331 тип II;
. Сооружений биологической очистки:
аэротенки-отстойники, объединяющие аэротенки продленной
аэрации и вторичные вертикальные отстойники;
. Сооружения по обеззараживанию сточных вод:
хлораторная установка «ADVANCE»
контактные резервуары
. Сооружения по обработке осадка:
илоуплотнители;
иловые площадки.
В соответствии с составом сооружений разработан генплан
площадки очистных сооружений, а также высотная схема очистных сооружений.
Кроме того, на территории площадки очистных сооружений
располагается площадка для складирования подсушенного осадка, насосная станция
для перекачки хозяйственно-бытовых стоков от административно-бытового корпуса и
воздуходувной станции, иловой воды из илоуплотнителей, дренажных вод с иловых
площадок, фильтрата с песковых бункеров, оборудованная насосами GRUNDFOS
SEG.40.09.2.50B.
Произведена детальная разработка приемной камеры, павильона
решеток, помещения песковых бункеров; песколовки, аэротенка-отстойника.
В разделе «Расчет строительных конструкций» произведен расчет
стеновой панели.
В разделе «Техника и технология строительно-монтажных работ»
рассмотрен технологический процесс и организация работ по прокладке напорных
водоводов.
В разделе «Экономическая часть» сравнительный анализ
энергозатрат и эксплуатационных затрат насосов GRUNDFOS SEG.40.09.2.50B и FLYGT
CP3057.181-252НТ.
Разработаны мероприятия по охране труда: технике
безопасности, производственной санитарии и пожарной безопасности на
канализационных сетях и очистных сооружениях.
Проект выполнен в соответствии с заданием на дипломное
проектирование и действующими СНиП и ГОСТ.
Литература
1.
Лапицкая М.П., Зуева Л.И., Балаескул Н.М., Кулешова Л.В. Очистка сточных
вод (примеры расчетов). - Мн.: Выш. школа, 1983 г. - 255 c., ил.
.
СниП II-32-74. Нормы проектирования. Канализация. Наружные сети и сооружения/
Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 72 с.
.
Яковлев С.А., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод/ Уебник для
вузов: - М.; АСВ, 2002 - 704 с.
.
Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных
труб. - 6-е изд., доп. и перераб. - М.: Стройиздат, 1984.
.
Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных
сетей и дюкеров по формуле Н.Н. Павловского. Изд. 4-е, доп. М., Стройиздат,
1974. - 156 с.
.
Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для
вузов. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991. - 767 с.
.
Перешивкин А.К. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации. - 4-е изд.
- М.: Стройиздат, 1988. - 653 с.
.
ЕНиР Сборник Е2. Земляные работы. Вып.1 Механизированные и ручные работы/ Госстрой
СССР.-М.: Стройиздат, 1988. - 224 с.
.
ЕНиР Сборник Е9. Сооружения систем теплоснабжения, водоснабжения, газоснабжения
и канализации. Вып.2 Наружные сети и сооружения/ Госстрой СССР. - М.:
Прейскурантиздат, 1988. - 96 с.
.
Белецкий Б.Ф. Технология строительных и монтажных работ. - Высш. шк., 1986. -
384 с.
.
Белецкий Б.Ф. Организация строительных и монтажных работ: - М.: Высш. шк.,
1986. - 311 с.: ил.
.
Нормы пожарной безопасности Республики Беларусь. Категорирование помещений,
зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. НПБ 5-2000.
- Минск.: Научно-исследовательский институт пожарной безопасности и проблем по
чрезвычайным ситуациям МЧС РБ, 2001
Похожие работы на - Канализационные очистные сооружения производительностью 3 тыс. м3/сут
|