Проект развития агрогородка на 5 тысяч жителей. Водоснабжение из подземного источника

Аннотация

Данный дипломный проект на тему «Проект развития агрогородка на 5 тысяч жителей, водоснабжение из подземного источника» были просчитаны расчётные расходы на кольцевой, и тупиковой сети водоснабжения, предусмотрен процесс обезжелезивания на закрытых фильтрах с предварительной аэрацией воды, далее на стадии водоподготовки следует процесс обеззараживания, которое произведено с помощью выбранной схемы обезжелезивания воды, произведена автоматизация фильтров, запроектировонна водонапорная башня, просчитаны зоны санитарной охраны, произведён проект по прокладке водовода, проведена оценка по обобщённым данным и расчёту норматива технологических расходов в системе коммунального водоснабжения, а в научно исследовательская часть дипломного проекта придложенно производство цветной тротуарной плитки с использованием неорганических отходов водоочистительных станций.

Введение

Половина населения Республики Беларусь, потребляет для питьевых нужд воду, несоответствующую санитарно - гигиеническим требованиям по многим показателям (железо, мутность, аммиак, микроорганизмы и др.), что является одной из основных причин роста кишечно-инфекционной заболеваемости бактериальной и вирусной этиологии, увеличения степени риска в отношении канцерогенных и мутагенных факторов, влияющих на состояние здоровья и продолжительность жизни населения. По данным Всемирной организации здравоохранения, более 70% заболеваний вызываются неудовлетворительным качеством воды.

Поэтому обеспечение населения качественной питьевой водой является приоритетной социальной проблемой Республики.

Для повышения эффективности систем питьевого водоснабжения необходимо комплексное решение задач организационного, технического, экономического и правового характера в целостной системе водоисточник - водозабор - водоподготовка - подача и распределение воды с учётом рационального использования воды и защиты от загрязнения и истощения водоисточников.

Целью данного дипломного проекта является обеспечение агрогородка качественным питьевым водоснабжением из подземных водоисточников.

1. Краткая характеристика агрогородка и района его расположения

.1 Геологическое строение и гидрогеологические условия

В геолого-тектоническом отношении участок расположен в северной части. В качестве источника водоснабжения используется палеогеновый водоносный горизонт , имеющий повсеместное распространение. При этом более водообильной является нижняя часть водоносного комплекса.

Коэффициент водопроводимости, равен, в среднем 134 м2/сут, коэффициент пъезопроводности - 4,5х10 м2/сут. Средняя величина напора над кровлей водовмещающих отложений составляет около 30-32м, статическое уравнение устанавливаются на глубине 6,0-8,0м. Перекрываются водовмещающие отложения глиной , супесями и песчаной толщей. Мощность водоносного горизонта 12,0 м.

По данным химического анализа подземные воды, приуроченные к палеогеновому водоносному горизонту пресные, с минерализацией до 0,4 г/дм3, мягкие до умеренно жестких 2,2-3,8 экв/дм3, содержание железа в приделах нормы (до 0,3 г/дм3) и могут служить надежным источником централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Скважинами, пробуренными до глубины 5м на акватории и 10,5м на суше, изучена верхняя часть отложений, представленных современными аллювиальными песками, супесями и илом.

В южной части на суше с поверхности под почвенно-растительным слоем мощностью 0,2 .. 1,2м залегают аллювиальные пески от пылеватых до средней крупности.

Дно сложено аллювиальными песками от мелких до средней крупности с включением гравия и гальки.

В северной части на суше с поверхности до глубины 4,8 .. 6,0м залегает аллювиальный песок от мелкого до средней крупности.

Дно залива р. Сож сложено илом супесчаными и суглинистыми мощностью 0,3 .. 2,0м, подстилаемым аллювиальными песками вскрытой мощностью 1,0 .. 4,7м.

Гидрогеологические условия участка характеризуются наличием безнапорного водоносного горизонта, приуроченного к аллювиальным отложениям и гидравлически связанного с р. Сож.

Река Сож по характеру водного режима относится к рекам с весенним половодьем (60 .. 65% годового стока приходится на весеннее половодье). Источником питания реки (более 50%) является снежный покров.

Уровенный режим р. Сож в районе водозабора характеризуется резко выраженным весенним половодьем, низкой меженью, прерываемой небольшими дождевыми паводками. Зимние уровни в среднем выше летних уровней на 20 .. 30см, в отдельные годы в результате оттепелей повышаются до 1,5м.

Весеннее половодье начинается в среднем 21 марта при крайних датах 2 февраля и 18 марта. Пик половодья в 99% случаев наступает 10 .. 12 апреля. Оканчивается половодье в среднем в последних числах мая.

Средняя продолжительность половодья 70 дней, наибольшая - 106 дней, наименьшая - 38 дней.

В начале июня начинается летне-осенняя межень.

.2 Природно-климатические условия

В соответствии с картой климатического района Гомельская облость относится ко IIB климатическому району. Климат умеренно-континентальный, максимальная температура воздуха в отдельные годы достигает в июле +38Сº, температура окружающего воздуха летом составляет в среднем +24,4Сº. В отдельные дни зимы минимальная температура может опускаться до -35Сº. Преобладающий атлантический воздух имеет относительную высокую влажность и значительную облачность, которые способствуют выпадению большого количества осадков.

За год в среднем выпадает 610 мм осадков, 70% которых приходится на теплое время года. В Гомельской облости за год бывает 145 пасмурных, 39 ясных и 181 получсных дней. Среднегодовая скорость ветра 3,9м в секунду. Сильные ветры (15 секунд и более) наблюдаются сравнительно редко и чаще всего в холодное время года (ноябрь-март), направление преимущественно к юго-западной части горизонта. В среднем 21 день с сильным ветром.

В среднем за год в Гомельской облости бывает 114 влажных дней с относительной влажностью 80% и более и сухих дней 116 с относительной влажностью 30% и менее. Тманы в Гомельской облости создаются в холодное полугодие в результате охлаждения воздуха при ясной погоде в ночные и утренние часы. На холодный период приходится 80% всех туманов в году. Среднее количество туманных дней в году 61, наибольшее 79 с продолжительностью тумана более трех часов.

2. Патентный и информационный поиск современных - технических решения

Патентная информация имеет юридическую и научно-техническую основу. Патентоведение занимается вопросами правовой охраны и защиты приоритета открытий и изобретений. Авторство охраняется законом. Основная часть патентного фонда составляют описания к авторским свидетельствам.

Патентная информация как источник научно-технической информации обладает оперативностью (как правило, предшествует публикации других информационных материалов), достоверностью (данные проверяются государственной патентной экспертизой), полнотой сведений (излагается суть открытий или изобретений, используется сквозная нумерация патентных документов). Правильное использование патентной информации дает возможность осуществить новые разработки на уровне лучших мировых образцов с учетом имеющихся решений и основных тенденций развития техники.

Под патентной документацией понимается публикация официальными органами различных стран сведений об открытиях, изобретениях, промышленных образцах, полезных моделях, товарных знаках. Описание изобретения (патентное описание) должно отражать следующие обязательные пункты: название изобретения и класс Международной классификации изобретений, характеристику аналогов изобретения, характеристику и критику прототипов, цель изобретения, сущность изобретения и его отличительные признаки, примеры конкретного выполнения и сведения о предполагаемой технико-экономической эффективности.

Основным средством организации и поиска информации в мировом патентном фонде является Международная классификация изобретений, которая охватывает все области знаний. Все сферы материального производства подразделяются на разделы, классы, подклассы, группы и подгруппы.

Первый классификационный ряд состоит из 8-ми разделов, которые обозначаются прописными латинскими буквами от А до Н.

Раздел подразделяется на классы, индексы которых состоят из индекса раздела и двузначного числа (А 01). Индекс подкласса состоит из индекса класса и прописной латинской буквы (воды).

В результате патентного и информационного поиска современных технических решений в области подготовки подземных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения были рассмотрены следующие методы и устройства.

Патент SU1430362. Фильтр для обезжелезивания воды.

Изобретение относится к фильтрам для обезжелезивания воды и позволяет повысить качество очистки воды при повышенном содержании в ней железа, а также свободной угле кислоты. Изобретение относится к устройствам, предназначенным для очистки подземных вод от соединений двухвалентного железа и свободной углекислоты, и может найти применение преимущественно в хозяйственно-питьевом водоснабжении. Целью изобретения является повышение качества очистки воды при повышенном содержании в ней растворенных соединений железа и свободной углекислоты. Фильтр для обезжелезивания воды содержащий: корпус со слоями загрузки, расположенными на расстоянии один над другим; трубопровод для подачи сжатого воздуха с воздухораспределителем; патрубки для подачи очищаемой воды и отвода фильтрата и трубопровод для отвода воздуха, отличающийся тем, что, воздухораспределитель установлен в пространстве между слоями загрузки и выполнен в виде сегнерова колеса, а трубопровод для отвода воздуха подсоединен к корпусу под нижним слоем загрузки.

Патент SU 1430361. Способ очистки подземных вод от марганца.

Изобретение касается кондиционирования воды для хозяйственно питьевого водоснабжения, в частности очистки подземных вод от марганца. Целью изобретения является повышение степени очистки, упрощение и удешевление способа очистки железосодержащей грунтовой воды от марганца.

Данный способ очистки грунтовой воды от марганца, включающий аэрацию, дегазацию, фильтрование через загрузку отличается тем, что фильтрование осуществляется в две ступени. В качестве загрузки используется щебень или гравий крупностью 3-19 мм, причем на второй ступени загрузку предварительно обрабатывают водой, содержащей двухвалентное железо до потери напора в слое загрузки 1,0-1,5 м при скорости фильтрования 6-10 м/ч, а затем раствором силиката натрия до рН среды в загрузке 10,0-10.5.

Использование способа отличается простотой и позволяет обеспечить нормативную концентрацию марганца в фильтрате 0,1 мг/л.

Патент SU 1456376. Улучшение качества воды.

Изобретение - установка для минерализации воды относится к технике для улучшения качества воды. Позволяет повысить стабильность качества воды. Может использоваться для приготовления лечебных минеральных вод. Установка, включающая расходную емкость для раствора солей, реактор с узлами перемешивания и обеззараживания, трубопроводы для подачи пресной воды и растворов солей и отвода минерализованной воды, отличается тем, что она дополнительно снабжена осветлительным фильтром и теплообменником.

Озонаторные установки фирмы «Имкомтех» [ ] предназначенные для очистки и обеззараживания питьевой воды, основаны на использовании нового высокоэффективного способа «мокроразрядного» синтеза озона, сущность которого заключается в диспергировании водного потока на капли и обработке капельно-воздушной смеси высоковольтными разрядами. В результате воздействия высоковольтных разрядов на водовоздушную смесь образуется озон, атомарный кислород, перекиси и закиси водорода и ультрофиолетовое излучение. Благодаря наличию большого количества активно воздействующих факторов все процессы очистки и обеззараживания воды протекают более интенсивно и с меньшими энергозатратами, чем в классических озонаторах.

3. Определение расчётных расходов вод

.1 Определение расчётных расходов воды на кольцевой сети

Расчётный (средний за год) суточный расход воды, , на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте вычисляют по формуле:

                                                                   (1)

где  - норма водопотребления, ;

 - число жителей в районах жилой застройки с одинаковой степенью благоустройства.

Норма водопотребления зависит от степени санитарно-технического оборудования жилищ, благоустройства города, климатических условий и т.п. Чем выше степень санитарно-технического оборудования жилищ, тем больше будет потребление воды; в жарком климате водопотребление будет больше, чем в умеренном или холодном, и т.п.

В нашем случае здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и местными водонагревателями. Водопотребление на одного жителя составляет 140 л/сут.

Число жителей населенного пункта составляет 5000 человек.

Таким образом, расчётный суточный расход составит

Полученный по формуле (1) средний суточный расход воды изменяется по сезонам года и зависит от режима жизни населения, климатических условий, сезонности некоторых видов расхода воды.

Максимальный расход воды в сутки,  наибольшего водопотребления определяется по формуле:

                           (2)

где  - максимальный коэффициент суточной неравномерности,

учитывающий уклад жизни населения, степень

благоустройства зданий, изменение водопотребления по

сезонам года и дням недели, режим работы предприятий;

принимают = 1- 1,3 .

В нашем случае максимальный расход воды составит:

.

Все виды водопотребителей , нормы водопотребления и суточный расход воды записывается в таблицу 1.

Таблица 1 - Определение суточного расхода

Расход воды по часам суток распределяют в зависимости от значения коэффициента часовой неравномерности водопотребления, который определяется по формуле:

                                                                         (3)

где  - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия;

принимается = 1,2 - 1,4;

- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимают по БНБ . В нашем случае = 1,45.

Таким образом, коэффициент часовой неравномерности водопотребления составит:

Колебания часовых расходов воды в течение суток для каждого водопотребителя принимают по типовым графикам. Все расчёты сводим в таблицу 2. В этой таблице необходимо установить час наибольшего водоразбора из сети и объём водоразбора в % и м3.

В нашем случае наибольшее часовое водопотребление наблюдается с 18 до 19 часов и равно qч.max = 130,30 м3/ ч , и Qсут.max = 1404,06 м3/ сут.

Таблица 2 - Распределение воды по часам суток

.1.1 Гидравлический расчет кольцевой сети

Цель этого расчета - определение экономически наивыгоднейших диаметров труб и потерь напора в трубопроводе. Экономически выгодным является такой диаметр труб, при котором приведенные затраты на строительство и эксплуатацию трубопровода будут минимальными. Минимальный диаметр трубопровода, объединенного с противопожарным, должен быть не менее 100 мм.

Сеть делим на расчетные участки длиной не более 800м. Участки разграничиваем узлами. Узлы назначаем во всех точках сети, где имеются сосредоточенные расходы воды, а также во всех точках пересечений линий и изменения диаметра труб и номеруем, назначаем участки и определяем удельный, путевой, узловой расчетные расходы.

Удельный отбор воды, то есть отбор воды на 1 метр длины трубы, равен:

                                                                               (4)

где - расход воды, равномерно распределенной по длине сети, равен разности общего расхода и сосредоточенного;

- длина всей магистральной сети, м, =990 м.

Путевой расход рассчитываем по формуле:

                                                                           (5)

где - длина участка, м.

Путевые расходы воды участков приводятся к узловым. Узловой расход равен:

                                                                  (6)

Расчет путевых и узловых расходов воды сводим в таблицу 3.

Таблица 3 - Расчет путевых и узловых расходов воды

Данный гидравлический расчет сети на пропуск секундного максимального расхода воды, произведен с помощью компьютерной программы «Каскад». Весь расчет сведен в таблицы.

Таблица 4 - Расчет сети на пропуск секундного максимального расход воды

Таблица 5 - Высотное размещение участков

Таблица 6 - Пьезометрические отметки

Таблица 7 - Описание колодцев

Таблица 8 - Ведомость объемов

.2 Определение расчётных расходов воды на тупиковой сети

Расчётный (средний за год) суточный расход воды, м3/сут, на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте вычисляют по формуле:

                                                                   (7)

где  - норма водопотребления, м3/сут;

 - число жителей в районах жилой застройки с одинаковой степенью благоустройства

Норма водопотребления зависит от степени санитарно-технического оборудования жилищ, благоустройства города, климатических условий и т.п. Чем выше степень санитарно-технического оборудования жилищ, тем больше будет потребление воды; в жарком климате водопотребление будет больше, чем в умеренном или холодном, и т.п

Максимальный расход воды в сутки , наибольшего водопотреб-ления определяется по формуле:

                                                                 (8)

где  - максимальный коэффициент суточной неравномерности, учитывающий уклад жизни населения, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели, режим работы предприятий; принимают = 1- 1,3

- коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимают по БНБ .

Все виды водопотребителей , нормы водопотребления и суточный расход воды записывается в таблицу 9

Таблица 9 - Определение суточного расхода

Колебания часовых расходов воды в течение суток для каждого водопотребителя принимают по типовым графикам. Все расчёты сводим в таблицу 9. В этой таблице необходимо установить час наибольшего водоразбора из сети и объём водоразбора в % и м3.

В нашем случае наибольшее часовое водопотребление наблюдается с 19 до 20 часов и равно qч.max = 7,24 м3/ ч , или 6,9 % Qсут.max = 60,6 м3/сут

Таблица 10 - Распределение воды по часам суток

.2.1 Гидравлический расчет тупиковой сети

Удельный отбор воды, то есть отбор воды на 1 метр длины трубы, равен

                                                                                (10)

где - расход воды, равномерно распределенной по длине сети, равен разности общего расхода и сосредоточенного;

- длина всей магистральной сети, м, =355 м.

,

Путевой расход рассчитываем по формуле:

                                                                           (11)

где - длина участка, м.

Путевые расходы воды участков приводятся к узловым. Узловой расход равен:

                                                                  (12)

Расчет путевых и узловых расходов воды сводим в таблицу 11.

Таблица 11 - Расчет путевых и узловых расходов воды

3.3 Полная подача водоочистного комплекса

Полная подача водоочистного комплекса хозяйственно-питьевого водоснабжения , м3/сут складывается из расчетного расхода воды для суток максимального водопотребления -  расхода воды на собственные нужды комплекса (промывка скорых фильтров, резервуаров чистой воды и др.) и дополнительного расхода воды на восполнение противопожарного запаса - . В общем виде полный расход воды, поступающей на водоочистной комплекс, определяется по формуле :

        (13)

где  - коэффициент, с помощью которого определяется расход воды на собственные нужды; с п роизводительностью более 50000 м3/сут =1,05 и с менее 50000 м3 /сут - 1,1. Дополнительный расход воды на восполнение противопожарного запаса - , определяется по формуле:

        (14)

где  - число одновременных пожаров; принимаем равным 1;

- норма расхода воды при пожаре определяется по БНБ

.04.02-84, л/с; в нашем случае составляет 10 л/сек;

- расчетная продолжительность пожара, = 3 ч.

В данном случае дополнительный расход воды на восполнение противопожарного запаса - , м3, и полная подача водоочистного комплекса хозяйственно-питьевого водоснабжения - , м3/сут, составят

 м3/сут.

4. Ориентация на метод обезжелезивания воды

Для очистки железосодержащих вод применяются различные методы обезжелезивания в зависимости от форм соединений и количества двухвалентного железа в обрабатываемой воде , а также производительности водозабора и требований , предъявляемых потребителями к качеству очищенной воды .

При проведении по выбору рациональных методов обезжелезивания воды на объектах , основная ориентация направлена на методы , имеющие типовые разработки с учетом минимально возможных капитальных и эксплуатационных затрат .

В зависимости от качества исходной воды , можно сделать направление на один - два метода .

Обезжелезивания подземных вод в основном производят аэрационными способами .

Железо в природной воде мажет содержатся в ионной форме , или в форме комплекстных соединений двух и трёх валентного железа , преимущественно , находиться в виде ионов растворенного двухвалентного железа .

Окисление и гидролиз растворенного железа являются важнейшей частью процесса обезжелезивания .

.1 Выбор схемы обезжелезивания воды

По показателям качества воды при рН < 7,5 и окислительном потенциале близким к нулю двухвалентное железо в воде находится в растворенном состоянии и не выпадает в осадок. Оно может быть удалено из

воды катионированием, однако, этот процесс неэкономичен и сложен. При контакте с воздухом вода обогащается кислородом, и окислительный потенциал системы повышается.

Для снижения содержания железа в воде в дипломном проекте предложено устройство станции обезжелезивания водозабора .

Обезжелезивание воды производится на закрытых скорых фильтрах с предварительной аэрацией. Для получения воды высокого качества по железу, которое в воде находится в железоорганических (гуматных) комплексах и трудно поддается окислению и устойчивому режиму обезжелезивания, использована двухступенчатая схема очистки воды.

В качестве фильтрующей загрузки на фильтре первой ступени применен щебень фракции 5 - 10 мм, в фильтре второй ступени использован керамзитовый песок фракции 2 - 5 мм. Высота загрузки в фильтрах первой и второй ступени не превышает 1,0 - 1,1 м. Скорость фильтрации при рабочем режиме составляет не более 7,0 м/ч, а при форсированном режиме не более 8,5 м/ч. Промывка фильтров первой ступени водовоздушная. Первые пять минут фильтр промывается водой. Интенсивность промывки 5 - 8 дм3/с·м2. Затем воздух отключается и в течение пяти минут производится промывка водой с интенсивностью 16 дм3/с·м2.

Фильтры второй ступени промываются водой с интенсивностью 16 дм3/с·м2 в течение 8 - 10 минут. Длительность фильтроцикла 24 - 36 ч. Для ритмичной работы установки в помещении станции устанавливаются две линии производительностью по 400 м3/сут. В каждой линии уставливаются две ступени очистки по 400 м3/сут.

Поддерживающий слой фильтра составляет гранитный щебень фракций 20 - 40 мм, располагаемых на 100 мм выше отверстий дренажной системы. Затем засыпан слой фракцией 15 - 25 мм высотой 100 мм, а далее - основной слой загрузки фракцией 5 - 10 мм.

На рисунке 6.1 приведена принципиальная схема технологической очистки.

1-эжектор; 2-фильтр первой ступени; 3-фильтр второй ступени; 4 подача воды от скважины; 5-сжатый воздух от ресивера; 6-поток воды на параллельные фильтры; 7-очищенная вода; 8-подача воды на промывку фильтра; 9-отвод промывных вод; 10-воздух; 11-воздушная трубка; 12-резервуар промывной воды; 13-установка УФ-обеззараживания; 14-водонапорная башня

Рисунок 1 - Принципиальная схема технологической очистки воды

.2 Определения площади фильтра

Общая площадь фильтров определяется по формуле:

                                         (15)

где Q - полезная производительность очистной станции, м3/сут;

Тст - продолжительность работы станции в течение суток, 24 ч;

nн - расчётная скорость фильтрования при нормальном режиме, 6...8 м/ч;

nпр-число промывок одного фильтра в сутки при нормальном режиме эксплуатации, nпр=2,

qпр- удельный расход воды на 1 промывку, м3/м2,

где I - интенсивность промывки, принимается 13...16 дм3/с·м2;

tпр - время промывки, 6 мин = 0,1 ч.

 м3/м2;

tпр - время простоя фильтра в связи с промывкой, принимается для фильтров, промываемых водой 0,33 ч, водой и воздухом - 0,5 ч;

Число фильтров

                                                          (16)

Площадь одного фильтра

                                                                    (17)

Принимаем размер фильтра в плане 1,6 × 1,6 м.

4.3 Определения расхода воды на промывку фильтров

Дренажная система фильтра принятой конструкции состоит из коллектора и боковых ответвлений, рассчитывается по промывному расходу:

дм3/с.                                                 (18)

Подбираем диаметр коллектора по qпр и скорости воды в коллекторе 1,14 м/с d = 250 мм.

Число ответвлений дренажа при расстоянии между ними 300 мм находим по формуле:

                                                                   (19)

с каждой стороны по 3 отверстия

Расход воды в ответвлении:

                                                (20)

Подбираем диаметр ответвлений по q’пр и скорости 1,5..2 м/с d=90 мм. На ответвлениях предусматривают отверстия диаметром 12 мм, f01=0,000113м2. Суммарная площадь отверстий на всех ответвлениях принята равной 0,25% площади фильтра.

м2.                                                   (21)

Число отверстий на всех ответвлениях:

                                                          (22)

Число отверстий на одном ответвлении:

                                                                 (23)

Шаг отверстий:

                                                               (24)

Дренажную систему располагают у дна фильтра в толще поддерживающих слоёв. Граница нижнего самого крупнозернистого слоя с размером фракции 20..40 мм находится на уровне верха трубы отверстий на 100 мм выше отверстий дренажной системы.    Общая высота поддерживающих слоёв 500 мм.      Слой воды под загрузкой в скорых фильтрах должен быть не менее 2 метров, конструктивное превышение стен фильтра над слоем воды - не менее 0,5 м. Общая высота фильтра равна:

,м.                                               (25)

где Нп - общая высота поддерживающих слоёв, 0,5 м

Нз - высота фильтрующего слоя, 1,5 м

Нв - высота воды над загрузкой, 2 или 2,5м

hк - превышение строительной высоты фильтра над уровнем воды, принимается равным 0,5 м.

                                                (26)

Число желобов для сбора и отвода промывной воды:

                                                                      (27)

Расстояние между осями желобов: 1,6/2=0,8 м.

Расход промывной воды в одном желобе:

дм3/с                                                      (28)

Принимаем желоба B, м, с полукруглым сечением. Ширина желоба определяется по формуле:

                                                                      (29)

где К=2 для желоба с полукруглым сечением,

а - отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, 1..1,5;

Полная высота желоба составит Н=0,25 м.

Расстояние от верхней кромки желобов до поверхности фильтрующего материала в соответствии с формулой:

е - относительное расширение фильтрующей загрузки при промывке, для кварцевого песка е = 30 %.

Расстояние от дна желобов до дна канала во избежание подпора должно быть не менее:

                                                            (30)

qкан = qпр - расход воды по каналу, м3/с

Вкан - ширина канала, принимается равной 0,7 м.

Для забора воды из резервуара и подачи ее на промывку фильтров предусматривается установка насоса К80 - 65 - 160 подобранного по [2] производительностью Q = 50 м3/ч, напором H = 32 м с электродвигателем мощностью N = 7,5 кВт (1 рабочий, резервный насос хранится на складе).

Для насыщения обрабатываемой воды кислородом применен аэратор, представляющий собой перфорированную трубу (каркас) пористостью 200 - 100 мкм, уложенную в резервуаре аэрирования. В каркас аэратора поступает воздух и распределяется по всей длине аэратора через поры 60 - 100 мкм.

Для обеспечения контакта кислорода воздуха с водой и равномерного его распределения запроектирован контактный резервуар, объемом , м3, равным

                                                                               (31)

где Т = 8 мин - продолжительность контакта кислорода

воздуха с водой;

n - количество контактных камер;

H - глубина контактной камеры, принимается равной 4 - 4,5 м.

В камере размером 0,1 × 4 × 1 м установлен аэратор длиной 1000 мм, внутренним диаметром 100 мм и воздухопроницаемостью до 1000 дм3/мин на 1 п. м.

Подача воздуха осуществляется от компрессорной станции компрессором марки 2ГП - 4/5 производительностью 4 м3/мин, с рабочим абсолютным давлением нагнетания 0,9 МПа с электродвигателем 4А280 - 10УЗ мощностью 37 кВт, частотой вращения 600 об/мин (один рабочий, один резервный).

Для хранения запаса промывной воды предусматривается строительство типового резервуара полезной емкостью 90 м3.

Объем загружаемого песка перед пуском станции из четырех фильтров площадью по 2,5 м2 каждый и высотой фильтрующего слоя 2 м, составит

Годовая потребность в дополнительном количестве песка (10 % догрузка)

Песковая площадка принята асфальтированная с размером в плане 4 × 5 м.

.4 Установка для обеззараживания воды

Предусматривается расчет установки для обеззараживания воды бактерицидным излучением.

Расчетный бактерицидный поток определяется по формуле

 Вт       (32)

где Q - расчетный расход обеззараживаемой воды, м3/ч;

α - коэффициент поглощения облучаемой воды в см-1, равный 0,1см-1;

k - коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий, принимаемый равным 2500 мкВт·с/см2;

Р0-количество бактерий в 1 дм3 воды до облучения Р0 = 1000 (т. е. коли- титр составляет 1);

Р - количество бактерий в 1 дм3 воды после облучения, принимаемый Р ≤ 3 (т. е. коли-титр не менее 330);

ηп-коэффициент использования бактерицидного потока, принимается равным 0,9;

η0-коэффициент использования бактерицидного излучения, принимается равным 0,9.

Степень обеззараживания воды Р/Р0 должна лежать в пределах 1/1000 - 3/1000 .

Тогда

 Вт.

Потребное число ламп РКС-2,5 будет

где Fл - расчетный бактерицидный поток лампы, 50 - 75.

 шт.

Следовательно, установка типа ОВ-1П-РКС должна состоять из одной кассеты, по три лампы в каждой. Принимаем четыре рабочих кассеты и одну резервную, или всего (1 + 1)·3 = 6 ламп.

Длина рабочей части канала установки

 м,

где l - расстояние между кассетами, равное 0,4 м;- общее количество кассет.

Для обеззараживание воды применяем бактерицидные установки ОВ-1П-РКС. В каждой линии системы обезжелезивания производительностью по 400 м3/сут. устанавливается одна рабочая и одна резервная бактерицидная установка ОВ-1П-РКС.

.5 Утилизация осадка

4.5.1 Сооружения по обороту промывной воды

В целях экономии питьевой воды на собственные нужды станции обезжелезивания и предотвращения возможного загрязнения водоемов стоками, содержащими большое количество соединений железа Fe(OH)3, и в соответствии с требованиями органов санитарии и гигиены проектом принята схема оборота промывной воды фильтров.

Схема включает следующие процессы:

подача промывных вод от фильтров в бункерные отстойники;

осветление воды в отстойниках;

перекачка осветленной воды в голову сооружений;

уплотнение осадка в отстойниках;

перекачка осадка на шламовые площадки.

Время отстаивания составляет 4 часа, время уплотнения осадка - 8 часов. Уплотнение осадка в отстойниках производится в течение суток, после чего он насосами ПР 12,5/12,5 (один рабочий, один резервный) перекачивается на шламовые площадки.

Отвод осветленной воды из отстойников осуществляется по перфорированным трубам, прокладываемым на границе зоны осветления и защитной зоны. Откачка отстоенной воды осуществляется насосами К 65 - 50 - 125 (один рабочий, один резервный).

Определение количества осадка ведется из условия полной производительности станции и содержания железа в исходной воде 1,8 мг/дм3.

Количество железа, выпавшего в осадок, условно по сухому веществу за сутки определяется по формуле:

                                                                                     (33)

где - полная производительность станции, м3/сут;

 - содержание железа в воде, мг/дм3.

Для определения зоны накопления осадка в отстойниках его влажность принимается согласно [2] и составляет 96,5 %. При этом объем его в пересчете на Fe(OH)3 составит:

                                        (34)

где - атомная масса Fe(OH)3;

- атомная масса Fe;

, 1000 - переводные коэффициенты.

Объем каждой секции отстойника слагается из зон: осветления, защитной, уплотнения осадка. Объем зоны осветления принимается не менее расчетного объема воды от одной промывки и составляет 32 м3. Вода от промывки фильтров поступает в два отделения. Для двух промывок объем зоны осветления составляет 62 м3. Высота защитной зоны принимается 0,4 м. Объем защитной зоны в двух отстойниках составляет 8 м3.

Общий полезный объем сооружения по обороту промывной воды составит:

62 + 8 + 32 = 102 м3.

Количество используемой оборотной воды определяется по формуле

                                                     (35)

где  - количество воды, соответственно используемой в обороте, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения.

Рациональность использования воды, забираемой из источника

                 (36)

.5.2 Шламовые площадки

Годовое количество осадка по Fe(OH)3 составит:

                      (37)

Годовая нагрузка на площадку для подсушивания осадка принимается 2,0 м3 на 1 м2 площадки.

                                                            (38)

Площадь намораживания осадка принимается 80 % площади площадок.

                                                  (39)

Общая площадь шламовых площадок составляет:

                                            (40)

К строительству принимаем две площадки площадью 27 м2, размером 4 × 7 м. Глубина площадки - 1,5 м. Конструкция стен и днища шламовых площадок исключает проникновение соединений железа Fe(OH)3 в естественный

трубопровод фильтр подземный водоисточник

5. Проектирование водонапорной башни

.1 Общие сведения о емкостях систем водоснабжения

В системах водоснабжения резервуары различных видов находят широкое применение в качестве регулирующих и запасных емкостей. Объем этих емкостей включает регулирующий, противопожарный и аварийный запасы воды, а также используется для хранения расходов на технологические нужды самих станций водоподготовки.

Регулирующие емкости устраивают, когда подача воды насосами в отдельные часы суток не соответствует потреблению. В таких емкостях вода аккумулируется в период превышения подачи над водопотреблением и затем расходуется, когда потребление воды превышает се подачу насосами.

Запасные емкости обеспечивают необходимую надежность работы системы водоснабжения. Эти емкости как самостоятельные сооружения строят сравнительно редко. Наиболее часто в одном сооружении содержатся как регулирующие, так и запасные объемы воды.

В зависимости от назначения и способа подачи воды, регулирующие и запасные емкости могут быть напорными (активными), создающими напор в водопроводной сети и безнапорными (пассивными), вода из которых забирается насосами.

К регулирующим и запасным емкостям в системах водоснабжения откосят водонапорные башни, колонны, резервуары и гидропневматические установки.

Водонапорные башни и колонны имеют высоко расположенную емкость, благодаря чему они создают необходимый напор в системе водоснабжения. Такое же назначение имеют резервуары, расположенные на естественной возвышенности. Обычные наземные или частично заглубленные резервуары чистой воды из-за низкого своего расположения не обеспечивают напор, и воду из них забирают насосами.

Гидропневматические установки создают напор в системе водоснабжения сжатым воздухом.

.2 Определения объема и геометрических размеров бака водонапорной башни.

Водонапорные башни предназначены для регулирования неравномерности водопотребления, хранения неприкосновенного запаса воды на пожаротушение и создания требуемого напора в водопроводной сети.

Водонапорная башня (рисунок 2) состоит из бака, поддерживающий конструкции, фундамента и системы трубопроводов. При наличии опасности замерзания воды в баке вокруг него устраивают шатер.

Баки водонапорных башен бывают железобетонными и стальными, в большинстве случаев имеют цилиндрическую форму, плоское, полусферическое или радиально-коническое днище. Сверху бак башни перекрывается, чтобы обеспечить его жесткость и защиту от температурных колебаний и загрязнений.

Поддерживающие конструкции водонапорных башен могут быть железобетонными, кирпичными, металлическими и выполняться в виде сплошной стенки или колонны, имеющих различное архитектурное оформление. Водонапорные башни оборудуются арматурой и трубопроводами. Подводящие - отводящий трубопровод служит для подачи воды в бак и для разбора воды из него.

Диаметр этого трубопровода определяют по максимальному расходу и скорости движения воды не более 1 - 1,2 м/с. иногда предусматривают две трубы - отдельно подводящую и отдельно отводящую. Переливной трубопровод, снабженный воронкой, служит для сброса поступающей воды в бак при его переполнении.

На рисунке 2 представлена схема водонапорной башни.

- фундамент и подвальное помещение; 2 - подающее- отводящий трубопровод; 3 - лестница; 4- сальниковые компенсаторы; 5 - труба для отбора волы на тушение пожара; 6 - труба для отбора воды на хозяйствен-нопитьевые нужды; 7 - бак; 8- шатер; 9- переливная труба; 10 - грязевая труба; 11 - сбросная труба; 12- ствол.

Рисунок 2 - Схема водонапорной башни

Объем Грязевая труба через задвижку присоединяется к переливному трубопроводу и служит для опорожнения бака в случае ремонта и осмотра, а также для удаления осадка, который может скапливаться на дне бака. Для предотвращения повреждений баков и стыковых соединений при температурных деформациях труб, на подводяще - отводящем и переливном трубопроводах устанавливают сальниковые компенсаторы.

Баки водонапорных башен оборудуют датчиками, аппаратурой и приборами для автоматической передачи показаний уровня воды на насосную станцию или диспетчерский пункт.

В данном дипломном проекте также предусматривается устройство водонапорной башни бака водонапорной башни определяется по формуле

(42)

где Wрег - регулирующая вместимость бака, м3, в данном случае Wрег = 15%

Wб = 15*278/100=41,7 м3;

Wн.з. - объем неприкосновенного противопожарного запаса воды, предназначенного для тушения пожара, м3.

Неприкосновенный противопожарный запас воды для данного случая рассчитывается на десятиминутную продолжительность тушения одного наружного пожара при одновременном наибольшем расходовании воды на другие нужды по формуле

Wн.з. = (qнар + qmax с) 10*60/1000                                               (43)

где qнар - расчетный расход воды на тушение одного пожара, л/с, принимаемый согласно БНБ 2.04.02 - 84;

qmax с - максимальный секундный расход воды на хозяйственно-питьевые и другие нужды, исключая расход в душевых, л/с.

Wн.з. = (5+3,3) 10*60/1000 = 5 м3,

Подставив в формулу полученные значения, определяем полезный объем бака водонапорной башни:

Wб = 41,7 + 5 = 46,7 м3.

Необходимый напор в сети, согласно гидравлическому расчету, составит Н=14,6 м. По проектному предложению водонапорную башню следует располагать на возвышенности по отношению к потребителям, так как в таком случае уменьшается высота башни, а также затраты на ее строительство. Данную водонапорную башню рекомендуется располагать на холме, в начале водопроводной сети, с отметкой 150.00. В этом случае высота башни составит вместо 15м - 12м, при этом будет выполнятся потребный напор в сети.

Исходя из рассчитанного объема бака, равного 46,7м 3 и высоты ствола до дна бака равной 12, в данном дипломном проекте принимаем водонапорную кирпичную башню со стальным баком вместимостью 50 м3 и высотой ствола 12 м по типовому проекту 901-5-21/70 .

.3 Определения объема и геометрических размеров резервуара чистой воды

В системах водоснабжения резервуары используют для аккумулирования и хранения запасов воды, а так же регулирования неравномерности работы насосных станций первого и второго подъемов. Резервуаров в одном узле, как правило, должно быть нем менее двух, чтобы обеспечить бесперебойную работу системы водоснабжения при выключении отдельных резервуаров как при нормальной эксплуатации, так и в случае аварии.

Резервуары устраивают из сборного или монолитного железобетона. Внутренние поверхности резервуаров должны быть гладкими, чтобы их очистка и дезинфекция производилась быстро и надежно. Дну резервуара следует придавать небольшой (0,005-0,01) уклон к приямку для удаления осадков. Для утепления резервуаров их засыпают грунтом слоем толщиной один метр.

При работе резервуаров уровень воды в них постоянно изменяется. Чтобы исключить образование в резервуарах сильного разряжения или избыточного давления воздуха, их оборудуют вентиляционными трубами с задвижками, снабженными специальными фильтрами.

В данном дипломном проекте предусматриваем устройство двух прямоугольных резервуаров марки РЕ-100М-0,5 по типовому проекту 901-4-5757,83. Каждый резервуар вместимостью 50м 3 , с габаритными размерами : ширина 6м, длина 3м, высота 3,6м.

6. Характеристика зоны санитарной охраны

.1 Санитарная защита устройств пополнения подземных вод

Поскольку устройства пополнения проектируют в комплексе с подземными водозаборами (новыми или существующими), зоны санитарной охраны предназначены для обеспечения защиты, стабилизации или даже увеличения водообильности водоносного горизонта, повышение уровня зеркала грунтовых вод. В отдельных случаях, когда вода подземного водоисточника пониженного качества, может встать вопрос о постепенном улучшении качественных показателей воды в водоносе в процессе многолетнего осуществления мероприятий пополнения. Поэтому большую роль играют правильно запроектированные зоны санитарной охраны.

Зона санитарной охраны должна состоять для источника пополнения из 2-го пояса, а для источника водоснабжения - из 1-го и 2-го поясов. Зоны санитарной охраны для источника водоснабжения не отличаются от поясов для подземных водоисточников.

При проектировании 2-го пояса зоны санитарной охраны для источника пополнения необходимо обеспечить качество воды поверхностного стока, переводимого в подземный в соответствии с требованиями СанПиН 10124 РБ 99. Эти требования, касающиеся качества воды, должны выполняться на расстоянии от водозабора 1км вверх по течению для проточных водоисточников (река, канал) и 1км по радиусу для непроточных (озеро, водохранилище).

При этом имеется в виду, что на пути инфильтрации поверхностной воды в подземный горизонт, ее качество достигнет требований СанПиН10124 РБ99. Если водоохранные мероприятия 2-го пояса такого улучшения качества воды не обеспечивают, то применительно к источнику пополнения в месте водоприема в этом исключительном случае следует проектировать водоохранную зону 1-гопояса.

.2 Зоны санитарной охраны

Для предотвращения загрязнения водозабора подземных вод , вокруг него создается зона санитарной охраны (ЗСО), состоящая из трех поясов, в которых осуществляются специальные мероприятия, исключающие возможность поступления загрязнения в водозабор и в водоносный пласт в районе водозабора. В дополнение к этому предусматривается, что водозаборы подземных вод не должны располагаться вблизи источников химических и бактериологических загрязнений.

В состав ЗСО входят три пояса: первый пояс - пояс строгого режима, второй и третий пояса - пояса ограничений. Первый пояс ЗСО включает территорию расположения водозаборов, площадок расположения всех водопроводных сооружений и водопроводящего канала. Он устанавливается в целях устранения возможности случайного или умышленного загрязнения воды источника в месте расположения водозаборных и водопроводных сооружений.

Граница первого пояса ЗСО устанавливается на расстоянии не менее 30 м от водозабора - при использовании защищенных подземных вод, на расстоянии не менее 50 м - при использовании недостаточно защищенных подземных вод. При использовании группы подземных водозаборов граница первого пояса должна находиться на расстоянии не менее 30м и 50м соответственно от края скважин или шахтных колодцев.

В отдельных случаях для водозаборов, расположенных на территории объекта, исключающего возможность загрязнения почвы и подземных вод, а также для водозаборов, расположенных в благоприятных санитарно-технических и гидрогеологических условиях, границу первого пояса ЗСО допускается приблизить к водозабору по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологической службы на расстояние до 15 и 25 м соответственно.

При искусственном пополнении запасов подземных вод, граница первого пояса должна устанавливаться на расстояние не менее 50 м от водозабора, на расстояние не менее 100 м от инфильтрационных сооружений (бассейнов, каналов и др.).

Для береговых (инфильтрационных) водозаборов подземных вод в границы первого пояса необходимо включить территорию между водозабором и поверхностным водоемом, если расстояние между ними менее 150 м .

Для подрусловых водозаборов ЗСО следует предусматривать как для поверхностных источников водоснабжения.

Второй пояс ЗСО предназначен для защиты водоносного горизонта от микробных загрязнений, поскольку второй пояс расположен внутри третьего пояса, он предназначен также для защиты и от химического загрязнения.

Основным параметром, определяющим расстояние от границы второго пояса ЗСО до водозабора, является расчетное время Тм продвижения микробного загрязнения с потоком подземных вод к водозабору, которое должно быть достаточным для утраты жизнеспособности и вирулентности патогенных микро-организмов, т.е. для эффективного самоочищения.

Граница второго пояса ЗСО определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условий, что если за ее пределами через зону или непосредственно в водоносный горизонт поступят микробные загрязнения, то они не достигнут водозабора.

Расчетное время Тм выбирается в соответствии с “Рекомендациями по гидрогеологическим расчетам для определения границ 2 и 3 поясов зон санитар-ной охраны подземных источников хозяйственно-питьевого водоснабжения ”ВНИИ “ВОДГЕО” Госстроя СССР, Москва - 1983 г.

Третий пояс ЗСО предназначен для защиты подземных вод от химического загрязнения. Расположение границы третьего пояса ЗСО также определяется гидродинамическими расчетами, исходя из условия, что если за ее пределами в водоносный пласт поступят химические загрязнения, они или достигнут водозабора, перемещаясь с подземными водами вне области питания, или достигнут водозабора, но не ранее расчетного времени Тх. Время продвижения загрязненной воды от границы третьего пояса ЗСО до водозабора должно быть больше проектного срока эксплуатации водозабора (20-50 лет). Если количество запасов подземных вод обеспечивает неограниченный срок эксплуатации водозабора, третий пояс должен обеспечить соответственно длительное сохранение качества подземных вод.

Учет нестабильности химического загрязнения, сокращающий размеры третьего пояса ЗСО, возможен при наличии соответствующих экспериментальных данных, обеспечивающих количественную оценку нестабильности применительно к гидрогеологическим условиям района водозабора.

.3 Основные водоохранные мероприятия на территории ЗСО водозаборов подземных вод

Санитарно-оздоровительные и защитные мероприятия имеют цель устранение и предупреждение возможности загрязнения подземных вод. Они устанавливаются отдельно для каждого пояса ЗСО в соответствии с его назначением и выполняются либо как единовременные меры, осуществляемые до начала эксплуатации водозабора (например, снос некоторых строений, устройство ограды и др.), либо как постоянные мероприятия режимного характера (закрепление нового строительства, запрещение использования ядохимикатов и др.).

По второму и третьему поясам ЗСО водозаборов подземных вод предусматриваются следующие общие мероприятия:

1.  Выявление, ликвидация (или восстановление) всех бездействующих, старых, дефектных или неправильно эксплуатируемых скважин, представляющих опасность в отношении возможности загрязнения водоносного горизонта.

2.  Регулирование бурения новых скважин и любого нового строительства при обязательном согласовании с местными органами санитарно-эпидемиоло-гической службы, органами геологического контроля и органами по регули-рованию использования и охране вод.

3.  Запрещение закачки отработанных вод в подземные горизонты, подземного складирования твердых отходов и разработки недр земли, которая может привести к загрязнению водоносного горизонта.

4.  Своевременное выполнение необходимых мероприятий по санитарной охране поверхностных водостоков и водоемов, имеющих непосредственную гидравлическую связь с используемым водоносным горизонтом.

5.  Запрещение размещения накопителей промышленных стоков, шлако-хранилищ, складов горюче-смазочных материалов, складов ядохимикатов и мине-ральных удобрений и других объектов, обуславливающих опасность химического загрязнения подземных вод, размещение таких объектов допускается в пределах третьего пояса ЗСО только при использовании защитных подземных вод, а также при условии выполнения специальных мероприятий по защите водоносного горизонта от загрязнения и по согласованию с органами санитарного, геологического и водного контроля.

По второму поясу ЗСО , кроме мероприятий, общих для второго и третьего поясов и указанных выше, подлежат выполнению следующие дополнительные мероприятия:

1)      запрещение:

- размещение кладбищ, скотомогильников, полей ассенизации, полей фильтрации, земледельческих полей орошения, сооружений подземной фильтра-ции, навозохранилищ, силосных траншей, животноводческих и птицеводческих предприятий, а также других сельскохозяйственных объектов, обуславливающих опасность микробного загрязнения подземных вод;

применение удобрений и ядохимикатов;

промышленной рубки леса.

2)      выполнение мероприятий по санитарному благоустройству территории населенных пунктов и других объектов (канализование, устройство водонепро-ницаемых выгребов и др.).

По первому поясу ЗСО, дополнительно к мероприятиям, указанным выше для второго и третьего пояса, предусматриваются следующие меры:

)        территория первого пояса должна быть спланирована для отвода поверхностного стока за ее пределы, озеленена, ограждена и обеспечена постоян-ной охраной;

)        запрещаются все виды строительства, не имеющие непосредственного отношения к эксплуатации, реконструкции и расширению водозабора и водо-проводных сооружений. В том числе жилых и хозяйственных зданий, прокладка трубопроводов различного назначения, проживания людей (в том числе рабо-тающих на водопроводе), а также применение ядохимикатов и удобрений;

)        здания должны быть канализованы с отведением сточных вод в систему канализации или на местные очистные сооружения, расположенные за пределами первого пояса ЗСО с учетом санитарного режима на территории второго пояса ЗСО. В исключительных случаях, при отсутствии канализации, устраиваются водонепроницаемые приемники для бытовых отходов и нечистот, расположенные в местах, исключающих при ввозе загрязнение территории первого и второго поясов;

) предусматривается строгое выполнение санитарно-технических требований к конструкции водозаборных и наблюдательных скважин (оголовки, устья, затрубные пространства скважин и др.);

)        водозаборные скважины должны быть оборудованы аппаратурой для систематического контроля соответствия фактического дебита, при эксплуатации и проектной производительности предусмотренной при проектировании водозабора и обосновании границ ЗСО.

Состав указанных выше основных санитарно-оздороаительных и защитных мероприятий на территории ЗСО при наличии соответствующего обоснования может быть уточнен и дополнен применительно к конкретным гидрогеологическим условиям с учетом современного и перспективного народо-хозяйственного использования территорий в зоне ЗСО.

.4 Расчёт зон санитарной охраны

С целью изоляции водоносных горизонтов предусматривается цементация затрубного пространства проектируемой скважины от забоя до устья. Согласно СанПиН 10-113 РБ 99, в состав ЗСО входят три пояса: 1-ый пояс - пояс строгого режима, 2-ой и 3-ий пояса - пояса ограничений.

В связи со стесненными условиями проведения работ радиус I пояса ЗСО принимается радиусом 15 м с условием согласования с органами санитарно-эпидемиологической службы согласно БНБ 2.04.02-84 (Водоснабжение. Наружные сети и сооружения), СанПиН10-113РБ99.

Область захвата водораздельного водозабора в изолированном пласте представляет собой окружности с радиусом R, который вычисляем по формуле().

                                                                                  (44)

где Q - дебит проектируемой скважины, м3/сутки;

n - коэффициент активной пористости, равный 0,2;

Т - расчётное время при определении зоны второго пояса, равное 200 суток, для зоны третьего пояса - 25 лет.

II пояс ЗСО:

;

Таким образом, граница второго пояса зоны санитарной охраны

находится на расстоянии:

·        31,50 м для скважины № 1;

III пояс ЗСО:

;

где Т3- амортизационный срок работы скважины, равный 10000 суток.

Таким образом, граница третьего пояса зоны санитарной охраны

находится на расстоянии:

·        213 м для скважины № 1

Данная расчётная схема определяет размеры поясов ЗСО с условием, что загрязнение уже достигло границ водоносного горизонта без учета миграции загрязняющих веществ с поверхности через слоистую толщу.

Кроме этого, проектом предусматривается такая конструкция артезианской скважины, которая предотвращает процессы фильтрации в затрубном пространстве (цементация затрубного пространства по всей длине обсадных колонн с применением цементировочного агрегата и проверкой на герметичность, установка герметичного оголовка на устье скважины).

7. Проект производства работ по прокладке водовода

Работы по прокладке водовода производятся на окраине города. Длина трубопровода составляет 144 м, трубы из поливинилхлорида диаметром 225 мм.

Состав работ включает в себя разработку и перемещение растительного грунта бульдозером, разработка грунта экскаватором на вымет, устройство приямков, укладка труб, устройство колодцев, присыпка траншеи экскаватором, предварительное гидравлическое испытание, засыпка траншеи бульдозером, уплотнение грунта, окончательное гидравлическое испытание, промывка и хлорирование, рекультивация растительного слоя.

Потребность в строительных конструкциях при прокладке водовода представлена в таблиц.

Таблица 12 - Спецификация сборных элементов

.1 Определение размеров траншеи и объемов работ

Минимальная глубина траншеи: hmin = hпр + 0,5 = 1,5 + 0,5 = 2 м.

Способ укладки трубопровода - отдельными трубами. Минимальная ширина траншеи по дну: bн= dн + 0,5 = 0,235 + 0,5 = 0,735 м.

Заложение откосов траншеи m в зависимости от глубины траншеи и грунта принимается:

До 1,5 a = 76° m = 0,25

До 3 a = 56° m = 0,67

Размеры приямков для пластмассовых труб:

длина a = 0,55 м;

ширина b = 0,5 м;

глубина h = 0,2м.

Определяем объем участков траншей между колодцами. Объемы работ определяем в табличной форме с учетом поправок (таблица 20).

Таблица 13 - Определение объема земляных работ

№ колодца              Рабочие отметки, м          Полусумма раб. отметок h, м.Площади сред. попереч. сечений Fcp, м2:

Объем грунта подлежащий разработке под траншею составляет 848,27 м3.

Определение объемов работ при отрыве котлованов под колодцы

Объем занимаемый колодцем определяем по формуле

, м3                                                                              (45)

где - глубина колодца, м.

Определение объемов работ при разработке приямков под стыки трубопроводов

,м3                                                                       (46)

где - длина приямка, м;

- ширина приямка, м;

- глубина приямка, м;

- количество стыков, шт;

- количество труб, шт;

Объем грунта, вытесняемого трубопроводом определяем по формуле

,м3                                                                  (47)

где - наружный диаметр трубопровода, м;

 - длина участка, м;

 - диаметр колодца, м.

- коэффициент, учитывающий увеличение объема за счет раструбов, к=1.05.

Все результаты расчетов, по определению различных объемов Земляный работ сводим в таблицу.

Таблица 14 - Сводная ведомость объемов земляных работ

Определение общего объема разрабатываемого грунта

 м3.

Определение объема грунта обратной засыпки

 м3.

Для экскаватора c обратной лопатой ёмкость ковша подбираем таким образом, чтобы

где - минимальная рабочая отметка по трассе, м

 - наименьшая глубина забоя, обеспечивающая наполнение ковша за одно черпание.

hi min=2,0 .

Принимаем для экскаватора с обратной лопатой ковш вместимостью 0,3 м3 и наименьшую глубину забоя экскаватора - 2,3 м.

1. Обеспечение заданной ширины траншеи по дну

Емкость ковша подбирается таким образом, чтобы ширина режущей кромки ковша не превышала ширину траншеи по дну, т.е. bэ≤ min bтр.

При выбранной емкости ковша это условие не выполняется 0,85 > 0,72.

2. Расчет экскаваторного забоя

Радиус выгрузки экскаватора определим по формуле

, м                                                                                 (49)

где м;

, м;

, м;

- площадь поперечного сечения треугольного кавальера, м2;

- площадь поперечного сечения траншеи на участке с максимальной глубиной, м2;

- коэффициент разрыхления грунта, принимаем 0,15.

м2

м, м

м.

Радиус копания подобран правильно при выполнении условия

Если это условие выполняется, рабочий экскаватор устанавливается по оси траншеи и разработка траншеи должна быть торцевой.

м.

По справочнику [17] выбираем марку экскаватора:

ЭО-3323А, оборудованный обратной лопатой с канатной подвеской, со следующими техническими характеристиками:

вместимость ковша 0,3 м3;

максимальная глубина копания 4,85 м;

максимальный радиус капания 7,9 м;

максимальная высота выгрузки 6,05 м;

двигатель Д-243Л;

мощность двигателя 59,6 кВт;

транспортная скорость 20 км/ч;

масса 26450 кг.

.2.2 Расчет необходимого количества автосамосвалов для вывоза грунта

Разработка грунта на стройплощадке производится экскаватором, оборудованным обратной лопатой с емкостью ковша 0,3 м3 с погрузкой и транспортировкой автосамосвалом лишнего грунта в отвал. Транспортировке подлежит рассчитанный объем отвозимого грунта V=16,02 м3.

Для определения количества самосвалов необходимо определить количество ковшей, загружаемое в каждый из них

, шт                                                                              (50)

где - грузоподъемность транспортного средства, т;

 - объемный вес грунта, т/м3;

- емкость ковша экскаватора, м3;

- коэффициент использования емкости ковша

,

- коэффициент наполнения;

- коэффициент разрыхления.

шт.

Требуемое количество транспортных средств

, шт                                                                                       (51)

где  - время одного цикла транспортного средства, мин;

 - время загрузки, мин.

мин,

 - продолжительность рабочего цикла экскаватора, 26 с;

 , мин                                                             (52)

где  - время движения груженого транспорта, мин;

 - время движения порожнего транспорта, мин;

 - время разгрузки, принимаем 6 мин;

 - время маневрирования, мин;

, мин                                                                          (53)

где - расстояние транспортирования грунта, 1,5 км;

 - средняя скорость движения транспорта, vср =22,7 км/ч.

мин.

Для погрузки время маневрирования равно

, с                                                                            (54)

где  - время установки под погрузку, 30 с;

 - время ожидания у экскаватора, 18 с;

 - время на пропуск встречного транспорта, 60 с.

 с.

Для разгрузки время маневрирования равно

, с                                                                             (55)

где  - время установки под разгрузку, 24 с;

мин.

Общее время маневрирования равно

 мин

 мин.

Требуемое количество транспортных средств

 шт.

Для непрерывного вывоза грунта вовремя рабочей смены рассчитана 5 машин, так как экскаватор выгружает периодически в отвал, то принимаем 2 рабочих машины маркой ГАЗ-3309 грузоподъемностью 4,5 т.

7.2.3 Выбор машины для обратной засыпки

Засыпка траншей выполняется в два приема: присыпка мягким грунтом в ручную; последующая засыпка в уровень поверхности земли выполняется

Бульдозером.

Бульдозер подбираем таким образом, чтобы его производительность исходя из нормы времени, была не меньше требуемой производительности при обратной засыпке.

Производительность бульдозера при обратной засыпке траншеи

, м3/см                                                                         (56)

где - продолжительность работ, 30 дней;

- число смен, 2;

 м3/см.

При засыпке траншеи бульдозером расстояние перемещения грунта равно расстоянию между центром траншеи и центром тяжести кавальера L=R=6,239 м.

Для обратной засыпки, а также срезки растительного слоя грунта выбираем бульдозер на гусеничном ходу марки ДЗ- 82 со следующими характеристиками [17]:

·   размеры отвала: ширина 7,8 м; высота 4,0 м;

·   подъём отвала над грунтом 1,67 м;

·   основные размеры: длина 9500 мм, ширина 4800 мм, высота

·   4260 мм.

7.3 Расчет кранового оборудования и укладка трубопровода

Для прокладки и монтажа трубопроводов, колодцев и других объектов водоснабжения используются самоходные стреловые краны на гусеничном, автомобильном или пневматическом ходу, а также краны трубоукладчики.

Выбор крана производится в зависимости от:

грузоподъемности;

вылета стрелы;

высоты подъема крана;

При строительстве трубопроводов требуемая высота подъема крюка крана значения не имеет.

Требуемую грузоподъемность крана определяем по формуле

, т                                                                                    (57)

где  - вес самого тяжелого монтируемого элемента, т;

 - вес захватного приспособления, т.

В качестве захватного приспособления принимаем трос кг.

т.

Кран располагаем за трубами, а трубы раскладывают вдоль бровки траншеи на расстоянии 1-1.5 м от ее бровки.

Требуемый вылет стрелы при раскладе труб за краном определим по формуле

, м                                                               (58)

где  - ширина ходовой части крана, принимаемая в предварительных расчетах 3 м;

- ширина траншеи по верху, м;

 - расстояние от бровки траншеи до трубы, 1-1,5 м.

 - ширина места занимаемого трубами, 1 м;

 - расстояние от трубы до крана, 0,5-1 м.

м.

Принимаем кран марки МКГ-40 с техническими характеристиками[17]:

грузоподъемность, т, при вылете крюка:

наименьшем - 40 т;

наибольшем - 2,0 т;

длина стрелы 15,5 м;

вылет крюка - 4,2-14,5 м;

высота подъема крюка, м, при вылете крюка:

наименьшем - 13,5 м;

наибольшем - 36,1 м;

скорость подъема груза - 0,24-30 м/мин;

скорость передвижения крана 0,8 км/ч;

угол подъема (без груза) - 10 град;

радиус описываемый хвостовой частью - 4,6 м;

масса 43,2 кг.

.4 Монтаж колодцев

В проекте предусматривается монтаж линейных колодцев. Линейные колодцы устраиваются на прямолинейных участках сети и предназначены для ее осмотра.

Линейные колодцы также устанавливаются во всех местах изменения уклона и диаметра трубопровода и направления трассы сети.

Смотровые колодцы состоят из основания, рабочей камеры, перекрытия или переходной части, горловины и люка с крышкой. Толщину железобетонной плиты принимаем 80 см.

Рабочую камеру высотой 1,8 м собирают из колец диаметром 1000 мм и высотой 300, 600, 900 мм, толщина стенки колодца 100 мм (ГОСТ 8020-82).

Переходная часть круглого колодца между рабочей камерой и горловиной выполняется в виде плоской плиты с круглым отверстием диаметром 700мм, на которую устанавливается горловина колодца. Горловина собирается из железобетонных колец диаметром 700 мм и высотой 600 мм. При высоте горловины, не кратной высоте кольца, сверху укладывается полукольцо горловины высотой 300 мм. Наращивание кольца до нижней отметки производится опорным кольцом или кирпичом. Сверху горловина перекрывается люком. Внутри устраивается вторая крышка на кольцевом выступе кирпичной кладки или опорного кольца.

Для железобетонных конструкций смотровых колодцев и камер марку бетона по прочности на сжатие, по морозоустойчивости и водонепроницаемости.

.5 Гидравлические испытания

Испытание напорных трубопроводов всех классов должно осуществляться, как правило, в два этапа:

предварительное испытание на прочность и герметичность, выполняемое после засыпки пазух с подбивкой грунта на половину диаметра и присыпкой труб, с оставленными открытыми для осмотра стыковыми соединениями; это испытание допускается выполнять без участия представителей заказчика и эксплуатирующей организации с составлением акта, утверждаемого главным инженером строительной организации;

приемочное (окончательное) испытание на прочность и герметичность надлежит выполнять после полной засыпки трубопровода при участии представителей заказчика и эксплуатирующей организации с составлением акта о результатах испытания.

Оба этапа испытания должны выполняться до установки гидрантов, вантузов, предохранительных и противовакуумных клапанов, вместо которых на время испытания следует устанавливать фланцевые заглушки. Предварительное испытание трубопроводов, доступных осмотру в рабочем состоянии или подлежащих в процессе строительства немедленное засыпке (производство работ в зимнее время в стесненных условиях), при соответствующем обосновании в проектах не производить.

Трубопроводы из стальных, чугунных, железобетонных и асбестоцементных труб, независимо от способа испытания, при длине 1 км следует испытывать за один прием, а при большей длине - участками длиной не более 1км.

7.6 Промывка и хлорирование воды

Промывка трубопровода производится для удаления оставшихся загрязнений и случайных предметов, как правило, перед проведением гидравлических испытаний путем водовоздушной промывки. Хлорирование производится для дезинфекции трубопроводов.

В состав работ входит наполнение трубопровода водой, промывка трубопровода до полного очищения воды от мутных примесей, слив воды, наполнение трубопровода хлорной водой, слив хлорной воды и вторичное наполнение и промывка трубопровода после хлорирования.

.7 Составление календарного плана и графика производства работ по прокладке водопровода

Назначение календарного плана:

установление оптимальной продолжительности строительного производства системы водоснабжения;

установление очередей строительства и пусковых комплексов;

определение объемов строительства;

определение состава, последовательности и сроков выполнения работ (подготовительный период и строительные работы);

уточнение сроков поставок оборудования.

Календарный план устанавливает целесообразную последовательность, взаимную увязку во времени работ по возведению отдельного здания или сооружения, а также определяет потребность в рабочих кадрах, материалах, машинах и механизмах для осуществления строительства. Календарный план сводится к технологической модели комплекса строительства зданий.

Основное назначение календарного плана - составление графика процесса строительства, в котором указываются все виды работ и исполнители. Важной расчетной характеристикой плана являются сроки начала и окончания строительства объекта, а также сроки выполнения отдельных видов работ.

Календарные планы делятся на математические и имитационные модели. Имитационная модель может быть умозрительной, описательной и графической.

Для составления календарного графика необходимо разработать календарный план. Порядок разработки календарного плана следующий:

составление перечня (номенклатуры) работ;

выбор метода производства основных работ и ведущих машин;

расчет нормативной трудоемкости и машиноемкости;

определение состава бригад;

уточнение технологической последовательности выполнения работ;

установка количества смен работы;

выявление возможности совмещения работ между собой;

определение расчетной продолжительности отдельных видов работ;

сравнение полученной на графике продолжительности строительства с нормативной;

при необходимости корректировка графика.

Затраты труда определяем по формуле

, руб                                                                                (59)

где  - норма времени;

- продолжительность смены, ч;

 - объем, м3;

 - число смен.

Продолжительность работ определяем по формуле

, дн                                                                                       (44)

где  - количество рабочих.

.8 Охрана труда при устройстве земляных сооружений

Перед началом работ каждый рабочий должен пройти инструктаж по технике безопасности.

До начала работ на монтажной площадке следует определить места проездов, установить опасные зоны, которые надо оградить или оснастить предупредительными знаками, надписями или сигналами.

Монтажники должны работать в специальной одежде, защитных касках и рукавицах.

Для спуска в глубокие траншеи и подъема из них рабочий должен пользоваться легкой переносной лестницей.

Монтируемое оборудование на монтажной площадке следует размещать так, чтобы оно не мешало производству работ. Громоздкие узлы и детали необходимо располагать при этом с учетом очередности их подачи на монтаж.

В целях безопасности ведения монтажных работ, очень важно правильно подобрать монтажный кран. В случае расположения его на откосе необходимо проверить степень его устойчивости. Откос должен быть устойчивым при воздействии небольших нагрузок крана.

Зона передвижения стрелы крана не должна накрывать рабочие места монтажников. Перемещение кранов с грузами над рабочими строго запрещается. Рабочая зона крана должна быть ограждена установкой предупредительных щитов.

Строительная площадка должна быть ограждена и иметь достаточное освещение.