Расчет и проектирование водоснабжения населенного пункта

Исходные данные

Данные по населённому пункту:

.        Характеристика населённого пункта:

-       площадь жилой застройки − 800га;

-       плотность населения − 200 чел/га;

-       норма водопотребления (водоотведения) − 220л/чел·сут

.        Дополнительные данные:

-       потреб. расход воды на орошение пригород-х с/х полей (в лет. период) − 20000 м3/сут

-       расход ливневых вод (в летний период)-13000 м3/сут

.        Состав ливневых сточных вод (средний):

-       активная реакция среды − рН = 7,2;

-       БПКполн = 30мг/л;

-       взвеси − 60 мг/л;

-       нефтепродукты − 10 мг/л;

-       солесодержание общее − 250 мг/л

-       хлориды -50мг/л

.        Норма вносимых загрязнений бытовых сточных вод:

-       взвеси − 65 г/чел·сут;

-       БПКполн - 75 г/чел·сут;

-       БПКполн (осветл) - 40 г/чел·сут;

-       ХПК = 87 г/чел·сут.;

-       азот (общий) − 8 г/чел·сут;

-       хлориды − 9 г/чел·сут;

-       P2O5 - 1 г/чел·сут;

-       ПАВ = 0,2 г/чел·сут.

Данные по промышленному предприятию:

.        Наименование предприятия ;Горно-химический комбинат

.        Мощность по выпускаемой продукции − 400 усл. ед/сут.;

.        Водопотребление:

-       техническая вода 1-й категории − 20м3/ед.прод.;

-       техническая вода 2-й категории −200м3/ед.прод.;

-       техническая вода 3-й категории − 50м3/ед.прод.;

-       вода питьевого качества − 10м3/ед.прод.;

.        Потери воды в производстве:

-       техническая вода 1-й категории − 2м3/ед.прод.;

-       техническая вода 2-й категории − 50м3/ед.прод.;

-       техническая вода 3-й категории − 5м3/ед.прод.;

-       вода питьевого качества − -м3/ед.прод.;

.        Водоотведение:

-       незагрязнённые производственные сточные воды (1-й поток) −18м3/ед.прод.;

-       загрязнённые производственные сточные воды (2-й поток) − 150м3/ед.прод.;

-       загрязнённые производственные сточные воды (3-й поток) − 45м3/ед.прод.;

-       производственно -бытовые сточные воды (4-й поток) − 10м3/ед.прод.;

.        Характеристика сточных вод:

-       1-й поток − увеличение температуры воды − 8ºС;

-       2-й поток − норма вносимых загрязнений:

§  по взвешенным веществам − 22,5мг/л.;

§  по БПКполн - 19,5мг/л.;

§  по ХПК - 30мг/л.;

§  по солесодержанию −75мг/л.;

§  по нефтепродуктам − 0,45мг/л.;

-       3-й поток − норма вносимых загрязнений:

§  по взвешенным веществам − 10,17кг/л.;

§  по БПКполн - 11,25кг/л.;

§  по ХПК - 18кг/л.;

§  по солесодержанию −58,5кг/л;

§  по нефтепродуктам − 0,45кг/л.;

Требования к качеству технической воды 2-й и 3-й категорий предприятия химической промышленности:

.        Техническая вода 2-й категории:

-       температура − 25ºС;

-       активная реакция среды − рН = 6,5 ÷ 7,5;

-       взвешенные вещества − 1,5 мг/л;

-       БПКполн = 25мг/л

-       ХПК =50 мг О2/л;

-       солесодержание − 400 мг/л;

-       нефтепродукты − 0,1 мг/л;

-       азот (общий) − 5 мг/л

-       фосфор (общий) −0,2мг/л

-       хлориды − 350 мг/л

-       фенол− -мг/л;

-       СПАВ -0,4 мг/л

.        Техническая вода 3-й категории:

-       температура − 30ºС;

-       активная реакция среды − рН = 6,5 ÷ 8,5;

-       взвешенные вещества − 2мг/л;

-       БПКполн = 30мг/л

-       ХПК =90 мг О2/л;

-       солесодержание − 500 мг/л;

-       нефтепродукты − 0,5 мг/л;

-       азот (общий) − 5мг/л

-       фосфор (общий) − 0,5 мг/л

-       хлориды − 350мг/л

-       Фенол - 0,05 мг/л

Характеристика реки:

1.      Расходы воды −

.        Мутность - (max)= 1500 мг/л

.        Цветность (max) − 80 град

.        Температура - t=0,1-25С

.        Активная реакция среды − рН = 7,6;

.        Жесткость общая = 1,01 мг-экв/л

.        Жёсткость карбонатная − 0,98 мг-экв/л;

.        Окисляемость - О=22мг/л

.        Железо( общ) = 0,8мг/л

.        Кислород растворённый − 9 мг/л

.        Азот аммонийный = 3мг/л

.        Азот нитритный =0,005мг/л

.        Азот нитратный =3,5мг/л

.        Щёлочность − 0,98 мг-экв/л;

.        Фтор= 1,2мг/л

.        Марганец= 0,9мг/л

.        Кремний = 0,2мг/л

.        Углекислота свободная = 4мг/л

.        Углекислота гидрокорбонатная = 61,78мг/л

.        Сульфаты = 0,9мг/л

.        Хлориды = 1,8мг/л

.        Сухой остаток Сс = 73,3 мг/л

.        Колититр - 0,0025мг/л

.       

Характеристика подземных вод:

1.      Гарантированный дебит скважины −;

2. Мутность - (max)= 5 мг/л

. Цветность (max) − 15 град

3.      Температура - t=12С

4.      Активная реакция среды − рН = 7,2;

.        Жесткость общая = 22,4 мг-экв/л

.        Жёсткость карбонатная − 8,6 мг-экв/л;

.        Окисляемость - О=1,44мг/л

.        Железо( общ) = 1,6мг/л

.        Кислород растворённый − - мг/л

.        Азот аммонийный = Следы мг/л

.        Азот нитритный =- мг/л

.        Азот нитратный =- мг/л

.        Щёлочность − 8,6 мг-экв/л;

.        Фтор= 0,7мг/л

.        Марганец= 2,6мг/л

.        Кремний = 4мг/л

.        Углекислота свободная = 12,5мг/л

.        Углекислота гидрокорбонатная = 52мг/л

.        Сульфаты = 652мг/л

.        Хлориды = 151мг/л

.        Сухой остаток Сс = 1574 мг/л

.        Колититр - > 333 л

.        Число колоний - 5 шт

24.    Na + K = 97мг/л

.        Кальций = 312мг/л

.        Магний = 83мг/л

Составление водного баланса

Водный баланс населенного пункта

Потребного водопотребления населенного пункта (НП):

где:

F − площадь жилой застройки, принимается из задания, га;

Пл − плотность населения, принимается из задания, чел./га;

 - норма водопотребления, принимается из задания, л/чел. сут.,

Объём водоотведения НП принимается равным объёму водопотребления НП.

Водный баланс:

м3/сут.

С НП так же удаляются дождевые воды, но только в летний период. Расход ливневых вод равен: Qл = 13000 м3/сут;

Промышленное предприятие ПП.

Определение водопотребления:

Определение водоотведения:

Определение потерь воды на производстве:

Водный баланс:

водоснабжение населенный сточный

Расчет концентраций загрязнений.

Забор воды осуществляется из поверхностного источника - реки. Состав речной воды указан в исходных данных и поскольку он не соответствует требованиям к питьевой воде - необходимо предусмотреть установку водопроводных очистных сооружений ВОС для очистки воды до требований СанПиНа к питьевой воде.

Очистка на ВОС производится по следующим показателям:

ВВ - в речной воде 25 мг/л, необходимо 1,5 мг/л;

Цветность - в речной воде 80 град, необходимо 20 град;

БПКп - в речной воде 2,9 мг/л, необходимо 1,3 мг/л;

ХПК - в речной воде 8,0 мг/л, необходимо 4,8 мг/л;

СС - в речной воде73,3 мг/л, а допускается в питьевой воде СС до 1000 мг/л, поэтому очистка воды по данному показателю не производится;

Cl - в речной воде 1,8мг/л, необходимо 3 мг/л;

НП, СПАВ, Робщ -данные вещества в воде отсутствуют, поэтому их концентрации равны 0 мг/л;

Nобщ - в речной воде 6,505 и скважине 0,4 мг/л, необходимо 3,5 мг/л.

Подбор сооружений ВОС для обеспечения требуемого качества воды на выходе:

Состав сооружений ВОС подбирается по СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения». По таблице 15 СНиП в зависимости от цветности и мутности исходной речной воды подбираются сооружения, которые обеспечат на выходе необходимые показатели качества воды. Обработка воды ведется с применением коагулянтов, а так же предусматривается обеззараживание воды хлором.

Вода, поступающая на производство или НП имеет определенный состав и определенные загрязнения. Значения концентраций этих исходных загрязнений различны для разных категорий воды, указаны в исходных данных. При прохождении воды через населенный пункт или промпредприятия в нее вносятся дополнительные (добавочные) загрязнения, которые определяются по формуле:

где:норма вносимых загрязнений по i-му веществу, принимается из задания, г/чел сут;

норма водоотведения, принимается из задания, л/чел сут.

1 Населенный пункт.

Добавочные концентрации загрязнений:

Концентрации загрязнений на выходе из населенного пункта:

Сi = Cисх + ΔС

ВВ = 1,5 + 295,4 = 296,9мг/л;

БПКп = 1,3 + 340,9 = 342,2 мг/л;

ХПК = 4,8 + 395,4 =400,2 мг/л;

Cl-3 = 3+40,9 =43,9 мг/л;

Nобщ=3,5+36,4= 39,9 мг/л;

СС=73,3+40,9+4,5+36,4=155,1

Р2О5 = 0+4,5 =4,5 мг/л;

СПАВ = 0+0,91 = 0,91 мг/л;

НП = 0мг/л;

2. Промышленное предприятие.

Добавочные концентрации загрязнений технической CВ 1-й категории ( 1-й поток):

увеличение температуры воды на 8 0С;

Концентрации загрязнений на выходе из ПП 1-го потока сточных вод:

T = 22+8=30 0С;

Добавочные концентрации загрязнений технической CВ 2-й категории ( 2-й поток):

Концентрации загрязнений на выходе из ПП№2, 2-го потока сточных вод:

ВВ = 1,5+0,15 = 1,65 мг/л;

БПКп= 25+0,13 = 25,13 мг/л;

ХПК= 50+0,2 = 50,2 мг/л;

СС = 400+0,5= 400,5 мг/л;

НП=0,1+0,003= 0,103мг/л;

Добавочные концентрации загрязнений технической CВ 3-й категории ( 3-й поток):

Концентрации загрязнений на выходе из ПП№2, 3-го потока сточных вод:

ВВ = 2+0,23 = 2,23 мг/л;

БПКп= 30+0,25 = 30,25 мг/л;

ХПК= 90+0,4 = 90,4 мг/л;

СС = 500+1,3 = 501,3 мг/л;

НП= 0,5+0,01= 0,51 мг/л;

Робщ=0+0,02=0,02 мг/л

Добавочные концентрации загрязнений технической CВ 4-й категории ( 4-й поток):

Концентрации загрязнений на выходе из ПП 4-го потока сточных вод:

ВВ = 1,5 + 4.5 = 6.0 мг/л;

БПКп= 1,3 + 6.0= 7.3 мг/л;

ХПК= 4,8 + 7.5 = 12.3 мг/л;

СПАВ = 0 + 0,09 = 0,09 мг/л;

СС=73.3+31.5=104.8мг/л

НП= 0+0,6=0,6 мг/л

Nобщ=3,5+0,12=3,65 мг/л

Робщ=0+0,045=0,045 мг/л

Выбор источников водоснабжения. Разработка 1-ой схемы комплексного водоснабжения

Выбор источников водоснабжения. Разработка 1-ой схемы комплексного водоснабжения.

Определение эксплуатационного расхода реки, м3/сут.:

где:расход воды в реке, принимается из задания, = 25м3/с=2160000м3/сут

Потребный объем воды, необходимый для обеспечения питьевой водой НП и ПП равен:

К - коэффициент запаса воды.

Полезная производительность подземного источника- скважины равен:

Общее количество воды, которым можно воспользоваться равно:

м3/сут <475200 м3/сут, то есть.

Следовательно, воды достаточно для обеспечения хозяйственно-питьевых нужд населения в населенном пункте и промпредприятий.

Источником хозяйственно-питьевого водоснабжения населённого пункта и промышленного предприятия принимается река и скважина, т.к. эксплуатационного расхода только скважины не хватает. Забираемая из реки и скважины вода очищается на водопроводных очистных сооружениях (ВОС) до требований СанПиН «Вода питьевая» [1] и подаётся в водопроводную сеть города и на промышленные предприятия.

Отводимые от населённого пункта бытовые стоки и производственно-бытовые сточные воды предприятия сбрасываются в канализационную сеть города и поступают на городские канализационные очистные сооружения (КОС). В летний период часть бытовых стоков смешивается с ливневыми стоками, и после очистки на КОС направляется на орошение сельскохозяйственных полей. Очищенные сточные воды промпредприятия в течение всего года направляется на КОС. Оставшийся объём очищенных сточных вод сбрасывается в водоём.

Для обеспечения технической водой 1-ой категории на предприятии устраиваются оборотные системы водоснабжения. Оборотная вода после охлаждения возвращается обратно в производство. Подпитка потока 1-ой категории осуществляется из скважины с обезжелезиванием на ЛОС1.

Загрязнённые производственные сточные воды (2-й и 3-й категории) горно-химического комбината, очищаются на общезаводских очистных сооружениях (ЛОС.2) до качества, соответствующего требованиям к технической воде 2-ой категории, как наиболее жёстким требованиям. Далее эти воды отправляются в систему повторно. Такой вариант обработки сточных вод вызван присутствием в каждом потоке общих загрязнений, таких как взвешенные вещества и повышенное солесодержание.

Концентрации загрязнений после смешения вод с НП и ливневых

Выбор методов очистки и расчёт сооружений

Концентрации сточных вод поступающих в городскую канализацию с хозяйственно-бытовых нужд промышленных предприятий

ВВ=6.0 мг/л

БПКп=7.3 мг/л

ХПК=12.3мг/л

СС=104.8 мг/л

НП=0.6мг/л

СПАВ=0.09мг/л

Nобщ=3,65мг/л

Робщ=0,045мг/л

Концентрации смешенного потока поступающего на КОС

Локальные очистные сооружения (ЛОС1).

Определение концентрации загрязнений на входе в ЛОС1:

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС1:

Выбор методов очистки

Определение потерь:

В фильтрах

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Локальные очистные сооружения (ЛОС2).

Определение концентрации загрязнений на входе в ЛОС2:

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС.2:

Выбор методов очистки:

Определение потерь:

В фильтрах.

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Водопроводные очистные сооружения (ВОС).

Концентрация загрязнений на входе в ВОС.

Требования к качеству воды на выходе из ВОС:

Выбор методов очистки

Определение потерь.

В отстойниках.

Где    Вл − влажность осадка, принимается Вл=80%;

ρ − плотность осадка, принимается для минерального осадка ρ=1,5;

масса осадка по сухому веществу, т/сут.:

Где:   исходная концентрация взвешенных веществ, принимается из расчёта, мг/л;

концентрация взвешенных веществ на выходе из сооружения, принимается из расчёта, мг/л;− производительность сооружения,1, м3/сут.,

В фильтрах.

Общие потери на очистных сооружениях составят: Wос=3.5+0,47=3.97м3/сут

Канализационные очистные сооружения (КОС).

Концентрации загрязнений на входе в КОС:

Выбор методов очистки:

Определение потерь:

В решётках.

В первичных отстойниках.

В аэротенке.

где:   ρ − плотность осадка, принимается для органического осадка ρ=1,05;

масса осадка по сухому веществу, т/сут.:

где: Пр − прирост, мг/л:

В фильтрах доочистки:

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Подбор и расчёт охладительных сооружений.

Охладители технической воды 1-й категории горно-химического комбината (Охл.1).

Расчёт был выполнен на компьютере с помощью программы по расчёту «чистого» цикла оборотной системы водоснабжения промышленного предприятия. «КИВР» ver.1.00.

Расчёт был выполнен на компьютере с помощью программы по расчёту «чистого» цикла оборотной системы водоснабжения промышленного предприятия. «КИВР» ver.1.00

Разработка 2-ой схемы комплексного водоснабжения

Во второй схеме устраивается охладитель для промышленного предприятия. Подпитка первого потока на промышленном предприятии осуществляется из реки после очистки на ВОС, а не из скважины. Водоснабжение сельхоз полей осуществляется ливневыми стоками после очистки на ЛОС1, и подпиткой после КОС. Производственные воды второй и третьей категории горно-химического комбината очищаются на ЛОС2 и сливаются в городскую канализацию. Подпитка второго и третьего потоков горно-химического комбината осуществляется после очистки на КОС.

Локальные очистные сооружения (ЛОС.1)

Концентрации загрязнений на входе в ЛОС.1:

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС.1:

Выбор методов очистки:

Определение потерь:

В биофильтре:

В сорбционных фильтрах.

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Локальные очистные сооружения (ЛОС.2)

Определение концентрации загрязнений на входе в ЛОС2:

Требования к качеству воды на выходе из ЛОС.2:

Выбор методов очистки:

В сорбционных фильтрах.

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Канализационные очистные сооружения (КОС)

Концентрации загрязнений на входе в КОС:

Требования к качеству воды на выходе из КОС:

Выбор методов очистки:

Определение потерь:

В решётках.

В песколовках.

В первичных отстойниках

В аэротенке.

В фильтрах доочистки:

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Концентрации, поступающие на сельхоз поля

Данные показатели соответствуют требованиям концентраций поступающих на сельхоз поля.

Водопроводные очистные сооружения (ВОС)

Концентрация загрязнений на входе в ВОС.

Требования к качеству воды на выходе из ВОС:

Выбор методов очистки:

Определение потерь.

В отстойниках.

В фильтрах.

Общие потери на очистных сооружениях составят:

Подбор и расчёт охладительных сооружений

Охладитель технической воды - 1-й категории горно-химического комбината (Охл.1).

Расчёт был выполнен на компьютере с помощью программы по расчёту «чистого» цикла оборотной системы водоснабжения промышленного предприятия. «КИВР» ver.1.00

Технико-экономическая и экологическая оценка разработанных схем КИВР

Определение приведённых затрат.

Определение платы за забор воды из источника:

где:цена за воду забираемую из источника для питьевых целей, принимается − расход воды забираемой из источника, принимается из расчёта, м3/сут.,

для 1-ой схемы КИВР −

для 2-ой схемы КИВР −

Определение платы за сброс воды в источник:

где:цена за сброс очищенной воды в источник, принимается − расход воды сбрасываемой в источник, принимается из расчёта, м3/сут.,

для 1-ой схемы КИВР −

для 2-ой схемы КИВР −

Определение затрат на подготовку и очистку воды:

где:Q − расход воды подвергшейся подготовке или очистке, принимается из расчёта, м3/сут.,

сумма приведённых затрат на i-ый метод очистки, р/м3:

Данные о приведённой стоимости различных методов очистки и подготовки воды в ценах 1984г.:

Охлаждение −

Механическая очистка, руб./м3:

отстаивание −

флотация −

фильтрование −

Биологическая очистка -

где:

исходное БПК в очищаемой жидкости, принимается из расчёта, мг/л;

БПК в очищенной воде, принимается из расчёта, мг/л;

а − коэффициент:

при неполной очистке − 0,03;

при полной − 0,06;

при удаление фосфора и азота − 0,14;

при полной биологической очистке с нитро- и денитрофекацией − 0,1;

Обессоливание методом ионного обмена −

Адсорбция −

Обеззараживание хлором −

Затраты на подготовку и очистку воды для первой схемы КИВР

Затраты на подготовку и очистку воды для второй схемы КИВР:

Определение предотвращённого ущерба

где:ущерб, который мог бы быть нанесён, если бы не были предприняты водоохранные мероприятия, руб./год,

ущерб, после внедрения принятых в i-ом варианте схемы КИВР мероприятий по охране водных ресурсов, руб./год,

где:условная стоимость ущерба, принимается по ценам 1984г.,

коэффициент, зависящий от месторасположения и вида водоёма, принимается

М − масса сброшенных загрязнений, т. усл. загр./год:

где:масса i-го вида загрязнений, т/год:

исходная концентрация i-го загрязнений, принимается из расчёта, мг/л,

относительный показатель вредности i-го вещества:

-       по взвешенным веществам −

-       по БПКполн −

-       по нефтепродуктам −

-       по СПАВ −

-       по азоту (общему) −

-       по фосфору (общему) −

Определение эффективности схем

ВЫВОД: первая схема является наиболее эффективной.

Список использованной литературы

1.   Водный кодекс Российской Федерации. − М., 1995;

2.      СанПиН 2.1.4.559 - 96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем водоснабжения. Контроль качества. − М., 1996;

.        СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения/Госстрой СССР. − М.: Стройиздат, 1985, − 136 с.;

.        СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986, − 72 с.;

.        Рациональное использование водных ресурсов: Учебник для вузов. / Яковлев С. В., Прозоров Е. Н. и др. − М.: Высшая школа, 1991, − 400 с.;

.        Комплексное использование водных ресурсов. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов специальностей 290800 − водоснабжение и водоотведение / Феофанов Ю. А., Подпорин А. В.; СПбГАСУ. − СПб., 1999, − 28 с.;