Совершенствование системы водоснабжения из подземных источников населенного пункта численностью 4000 человек с использованием научных разработок в области обезжелезивания воды

 

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»

КАФЕДРА

«ЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

ВОДНЫХ РЕСУРСОВ»






ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К дипломному ПРОЕКТУ

На тему «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ИСТОЧНИКОВ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА численностью 4000 ЧЕЛОВЕК с использованием научных разработок в области обезжелезивания воды»


Выполнил студент Смарчкова О.В.

Главный руководитель к.т.н., доцент Вострова Р.Н.

Основной руководитель ст. преподаватель Белоусова Г.Н.

Консультанты: д.т.н. проф. Невзорова А.Б.

доцент Власюк Т.А. .

к.т.н., доцент Новикова О.К. .

Допускается к защите Зав. кафедрой к.т.н., доцент Вострова Р.Н.





Гомель 2013

Введение


Системы водоснабжения представляют собой комплекс сооружений, предназначенных для снабжения потребителей водой в необходимых количествах, требуемого качества и под требуемым напором при соблюдении надежности их работы. Она включает в себя устройства забора воды из источника водоснабжения, транспортировки, хранения, обработки, регулирования подачи, распределения между потребителями.

Вода наиважнейшая составляющая жизни на нашей планете. Воды на Земле вроде бы и много, но пресная вода, которая интересует человека в первую очередь, составляет менее 3% то объема земной гидросферы, из которых более 2% заключено в полярных льдах Арктики и Антарктиды.

Водоснабжение занимает большое и почетное место среди отраслей современной техники, направленных на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов и развития промышленности.

Выполнение задач водоснабжения, а также обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют выбор природных источников водоснабжения их защиты.

Вода - одно из самых ценных природных богатств и незаменимых видов сырья. Используемая во всех отраслях хозяйства, вода обеспечивает их нормальное функционирование и возможность дальнейшего развития. Однако в настоящее время, несмотря на значительные водные запасы, имеющиеся на Земном шаре, мир стоит перед серьезным кризисом, вызванным непрерывным уменьшением количества чистой воды и быстрым ростом потребности в воде для промышленных и хозяйственно- бытовых целей.

Для повышения эффективности систем питьевого водоснабжения необходимо комплексное решение задач организационного, технического, экономического и правового характера с учетом ее рационального использования и защиты от загрязнения и истощения водоисточников.

В решении общих проблем питьевого водоснабжения важную роль играют задачи оптимального проектирования, строительства и эксплуатации систем питьевого водоснабжения из подземных источников и их элементов. Должно учитываться решение гидрогеологических задач по оценке эксплуатационных запасов подземных вод, технологических и технико-экологических задач водоснабжения, а также защиты подземных вод от истощения и загрязнения.

Целью данного дипломного проекта является совершенствование системы водоподготовки для обеспечения населенного пункта водой из подземных источников для питьевых и производственных нужд.

1. Литературный обзор


Наиболее значительный вклад в теорию и практику систем водоснабжения с водозаборными скважинами внесли: А.Д. Гуринович, Г.В. Богомолов, Р.А. Станкевич, [11] была решена задача рационального обеспечения водой из подземных источников коммунального хозяйства.

Е.А. Горбачев, Ю.И. Вдовин, Т.В. Савельев [11] продолжили исследования в области систем водоснабжения с водозаборными скважинами. Ими исследован химический состав природных вод и факторы, влияющие на его формирование. А также представлено проектирование и расчет сооружений станции водоподготовки с учетом требований к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения. Уделено внимание в работах данных ученых проблеме модернизации, техническому перевооружению и развитию коммунального водоснабжения.

Проектированию очистных сооружений из подземных источников посвящены работы А.Д. Гуриновича [12]. Им разработаны конструкции, методы расчета и способы сооружения водозаборных скважин и основных ее элементов - водоприемной части и водоподъемного оборудования. Приводится методика выбора рациональных схем скважинных водозаборов. Рассматриваются технологические схемы и конструкции установок обезжелезивания подземных вод в водоносном пласте.

Проектированию и расчету насосных и воздуходувных станций посвящены труды Б.В.Карасева, В.В. Рычагова, М.М. Флоринского, В.М. Черкасского [15], которые определили направление развития систем водоснабжения и водоотведения, путем замены воды как хладагента на воздух на базе строительства воздуходувных станций.

В.П. Старинский [20] изложил как уже известные и широко используемые в практике, так и новые приемы и методы проектирования систем водоснабжения. Основное внимание уделяется вопросам выбора рациональных схем систем подачи и распределения воды населенных пунктов и проектирования водопроводных сетей, водоводов, насосных станций, запорно-регулирующих и напорных резервуаров.

Т.А. Карюхин, И.Н. Чурбанов [17] описали в своих трудах вопросы технологического контроля процессов очистки природных и сточных вод, а также обработка осадков. Привели примеры решения практических задач и упражнений по оценке показателей контроля, способствующие более полному овладению теоретической частью данного курса.

В.Ф. Кожинов [14] отразил современные научно-технические достижения в области очистки воды. В связи с этим в его книгах помещены расчеты осветлителей разных типов, новой аппаратуры для обеззараживания воды бактерицидным излучением, установок для озонирования воды и т. д. Большое внимание уделено результатам современных исследований по теоретическим основам осаждения взвеси и процесса фильтрования.

Г.И. Николадзе, Д.М. Минц, [19] привели краткие сведения по составу природных вод и способам оценки их качества, освещены современные методы водообработки и основные технологические схемы. Рассмотрены вопросы подготовки воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения и технологических нужд. Дали основы технологических изысканий и проектирования водоочистных станций.

В области создания методологии решения новых и весьма актуальных вопросов обеспечения надежности и высокого качества функционирования водопроводных сооружений принадлежат работы ученых Ф.А. Шевелева и А.Ф. Шевелева [24].


2. Патентный поиск


Установка обезжелезивания воды. № 2165897, C02F1/64, 27.04.2004.

Изобретение предназначено для очистки воды от железа в системах очистки питьевой воды. Установка содержит трубопроводы для подачи исходной воды, подачи промывной воды и для отвода очищенной и промывной воды, устройство для аэрации, осветлительный фильтр с зернистой загрузкой и нижним распределительным устройством, контактный фильтр закрытого типа с частично затопленной плавающей загрузкой и нижним распределительным устройством и узлом газоотвода, состоящим из трубы, установленной с возможностью изменения глубины ее погружения, и регулирующего клапана. Узел газоотвода соединен с трубопроводом при подаче исходной воды и с установленным на нем устройством для аэрации. Между нижними распределительными устройствами контактного и осветлительного фильтров установлено перепускное устройство.

Установка эффективно очищает воду от железа и позволяет сократить расход промывной воды.

Установка обезжелезивания воды. № 2167826, C02F1/64, 27.05.2005.

Изобретение относится к водоснабжению и может быть использовано при коптаже подземных вод скважинными водозаборами. Установка обезжелезивания подземных вод в пласте, содержащая водозаборные скважины с водоподъемными устройствами и водовод для каждой водозаборной скважины, соединенный с водоводом напорный трубопровод с обратным и регулирующими клапанами, трубопровод подачи воды в скважину с установленными на нем аэратором в виде эжектора с воздушной камерой и камерой смешения, причем оголовок каждой водозаборной скважины выполнен герметичным и снабжен патрубком, соединенным с воздушной камерой аэратора, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности камеры смешения, выполненной в виде сопла, предусмотрены криволинейные винтообразные канавки, а на внутренней поверхности сопловой части эжектора установлены циклоидальные кондукторы в виде винтовой спирали, патрубок трубопровода подачи воды в скважину соединен гибким трубопроводом, доведенным до низа фильтра скважины, в отстойнике предусмотрены отверстия, в которые уложены насадки, расширяющиеся в сторону пласта с криволинейными спиралевидными канавками на внутренней поверхности и с козырьками над ними, жестко закрепленными к наружной поверхности отстойника.

Таким образом, без дополнительных вакуум-насосов и применения специального оборудования достигается увеличение стабильной работы установки, без проведения восстановительных работ и без регенерации скважин, что расширяет область эффективной работы установки в неблагоприятных гидрогеологических условиях (мелкозернистые пески, низконапорные водоносные горизонты, пласты со слабой водообильностью).

Установка для очистки воды. № 2175881, B01D24/46, 20.11.2003.

Изобретение относится к водному хозяйству, а точнее к способам регенерации фильтров установок для очистки воды, и может быть использовано при обработке подземных и хозяйственных вод.

Сущность этого способа заключается в том, что регенерацию фильтров проводят в два этапа. На первом этапе в фильтре с плавающей загрузкой, производят промывку ее нисходящим потоком исходной воды, которую после очистки направляют восходящим потоком в фильтр с песчаной и плавающей загрузкой восходящим потоком только чистой (обезжелезенной) водой.

Для реализации способа используется установка, содержащая два корпуса с фильтрами плавающей и песчаной загрузки и емкость с чистой водой, соединенные между собой трубопроводами и коммутирующими устройствами, регулирующими открытие соответствующих трубопроводов. Над входным отверстием корпуса плавающей загрузки установлены инжектор воды и эжектор воздуха.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности работы установки путем улучшения качества ее регенерации, увеличение грязеемкости фильтра плавающей загрузки и повышения срока жизни фильтров обеих загрузок.

Задача может быть решена, если в известном способе регенерации фильтров для очистки воды, включающем промывку фильтров плавающей и песчаной загрузок инжектированным потоком воды, одновременно с инжектированным потоком производят промывку плавающей загрузки импульсными потоками, подаваемыми с противоположных сторон корпуса фильтра, в противоположных направлениях, при этом импульсную промывку производят по частям, начиная с верхнего уровня самого нижнего из участков, на которые делят полость корпуса фильтра. Затем включают импульсные потоки на верхних уровнях следующих вышерасположенных слоев по направлению к выходному отверстию, после завершения промывки импульсными потоками их отключают и далее инжектированным потоком, обеспечивающим фильтрацию, вытесняют в фильтр с песчаной загрузкой грязную воду, которую далее направляют в канализацию.

Установка обезжелезивания воды. № 2145576, C02F1/64, 20.02.2001.

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности к установкам для обезжелезивания воды, используемой для питьевого и хозяйственного потребления. Установка содержит систему аэрации, напорный контактный фильтр с зернистой загрузкой, систему обеззараживания, резервуар чистой воды, фильтр с каталитической загрузкой, представляющей собой природные оксиды марганца. Напорный контактный фильтр в качестве зернистой загрузки содержит активный относительно ионов железа силицированный кальцит, а система обеззараживания содержит сорбционные фильтры с нанесенным на поверхность зерен серебром. На входе установки установлены механический префильтр и клапан регулирования давления.

Недостатком известной установки является необходимость строгой дозировки количества кислорода, от которого зависит наличие железобактерий, катализирующих процесс. Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения степени очистки воды.

Техническим результатом при осуществлении изобретения является ускорение процесса окисления молекулы органолептического комплекса бикарбонатного железа.

Использование предлагаемого изобретения позволит достигнуть 95 - 99 % - ого эффекта обезжелезивания воды по сравнению с прототипом, в котором максимальный эффект обезжелезивания составляет 83 %.

3. Природно-климатическая характеристика района


Район строительства расположен в Гомельской области, согласно СНБ 2.04.02-2000. Строительная климатология [5], средние температуры наружного воздуха по месяцам составляют:

январь - минус 7,0 оС;

февраль - минус 6,2 оС;

март - минус 1,7 оС;

апрель - 6,4 оС;

май - 13,9 оС;

июнь - 16,9 оС;

июль - 18,3 оС;

август - 17,1 оС;

сентябрь - 12,3 оС;

октябрь - 6,3 оС;

ноябрь - 0,7 оС;

декабрь - минус 4,1 оС.

Среднегодовая температура - 6,1 оС.

Наиболее холодные месяцы (январь, февраль) имеют среднемесячную температуру - минус 6,9 оС.

Абсолютная минимальная температура воздуха - минус 38 оС.

Абсолютная максимальная температура воздуха - 36 оС.

Температура наиболее холодных суток:

обеспеченностью 0,98 - минус 32 оС;

обеспеченностью 0,92 - минус 28 оС.

Наиболее холодной пятидневки:

обеспеченностью 0,98 - минус 27 оС;

обеспеченностью 0,92 - минус 24 оС.

Период со средней суточной температурой воздуха ? 0 оС:

продолжительность - 126 суток;

средняя температура - минус 4,7 оС.

Период со средней суточной температурой воздуха ? 8 оС:

продолжительность - 197 суток;

средняя температура - 1,5 оС.

Период со средней суточной температурой воздуха ? 10 оС:

продолжительность - 213 суток;

средняя температура - минус 0,7 оС.

Средняя месячная относительная влажность воздуха, %:

наиболее холодного месяца - 80 %;

наиболее теплого месяца - 57 %.

Осадки выпадают в течение года неравномерно. Наибольшее количество осадков (75%) выпадает в теплый период года. Среднегодовое количество осадков составляет 650 мм.

Количество осадков за период с ноября по март - 191 мм.

Количество осадков за период с апреля по октябрь - 449 мм.

Преобладающее направление ветров - западное, северо-западное, юго-западное.

Преобладающее направление ветра за период с декабря по февраль - Ю.

Преобладающее направление ветра за период с июня по август -З.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь - 3,6 м/с.

Минимальная из средних скоростей ветра по румбам в июле - 2,8 м/с.

Средняя скорость ветра, за отопительный период - 3,5 м/с.

Повторяемость штилей за год - 7 %.

Средняя высота снежного покрова из наибольших декадных за зиму - 16 см

Максимальная высота снежного покрова из наибольших декадных - 36 см.

Максимальная высота снежного покрова суточная за зиму на последний день декады - 47 см.

Продолжительность залегания устойчивого снежного покрова - 87 день.

Максимальная глубина промерзания почвы - 1,3 м, проникновение ОС в грунт на 0,10 м больше глубины промерзания.


4. Характеристика водоснабжения населённого пункта


Населенный пункт с численностью населения 4000 жителей, расположен на территории Республики Беларусь в Гомельской области. Посёлок имеет в основном двухэтажную застройку. В качестве системы водоснабжения принимается:

1)по назначению - объединенная система (единый водопровод на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды);

2)по видам объектов водоснабжения - система водоснабжения рабочего посёлка и промышленной зоны ;

)по способу подъема воды - с помощью насосов;

)по характеру использования воды - прямоточная и оборотная;

В населенном пункте расположена промзона, которая включает: мебельный комбинат, котельную, комбинат химических удобрений, строительно-промышленный комбинат, завод по производству доильного оборудования.

Схема водоснабжения с использованием подземных источников представлена на рисунке 1.

1-водозаборные скважины; 2-водоочистная станция; 3-резервуары чистой воды; 4-насосная станция второго подъема; 5-водоводы; 6-водопроводная сеть города;

Рисунок 1 - Схема водоснабжения из подземных источников.


5. Определение расчетных расходов воды


5.1 Определение расхода воды на хозяйственно-питьевые нужды населения


Расчетный суточный расход, , м3/сут, воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте определяется с учетом нормы водопотребления и числа жителей по формуле


,(1)


где-коэффициент, учитывающий нужды местного производства продуктов питания и неучтенные расходы, принимаемые в пределах 1,1 - 1,2 [3];ж-среднесуточная норма водопотребления, принимаемая в соответствии с таблицей 1 [3];-расчетное число жителей в районе жилой застройки с различной степенью благоустройства.

Определим расчетный суточный расход для зданий, оборудованных внутренним водопроводом и канализацией с центральным горячем водоснабжением. Для таких зданий норма водопотребления составляет л/сут на одного жителя [3]. Тогда при числе жителей N = 4000 человек расчетный суточный расход равен

м3/сут.

Средний суточный расход меняется по сезонам года в зависимости от причин, связанных с режимом жизни населения, климатическими условиями, сезонностью некоторых видов потребления воды.

Расчетный расход воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления на хозяйственно-питьевые нужды , , м³/сут, определим по формулам


;(2)

,(3)


где-коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, степень благоустройства зданий, изменение водопотребления по сезонам года и дням недели, принимается в пределах , [3].

Тогда, принимая и , получаем

м3/сут;

м3/сут.

Расчетные часовые расходы воды , м3/ч, определяем по формулам


;(4)

,(5)


Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяется из выражений

;(6)

,(7)


где-коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимается по [1] ; ;

-коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимается по таблице 6 [3]; , .

Подставляя значения коэффициентов в формулы (6) и (7), получаем

;

.

Тогда максимальный часовой расход на хозяйственно-питьевые нужды населения равен

м3/ч.

Минимальный часовой расход на хозяйственно-питьевые нужды населения равен

м3/ч.

Максимальный секундный расход , м3/с, равен

м3/с.

Минимальный секундный расход , м3/с, равен

м3/с.

В соответствии с данными перспективная застройка составляет 150 квартир, количество проживающих в одной квартире принимается 4 человека. Норма водопотребления на одного человека составляет 250 л/чел·сут [3]; коэффициент суточной неравномерности водопотребления - 1,3 [3].

Среднесуточный расход воды на перспективу составляет

м3/сут.


.2 Определение расходов на поливку территории


Расчет расхода воды на поливку зеленых насаждений определяется в зависимости от площади поливаемой территории и от нормы на поливку единицы площади. Норма расхода воды на поливку зависит от климатических условий, типа покрытий, типа насаждений, от типа поливки.

Максимальный суточный расход воды на поливку , м3/сут, определяется по формуле


,(8)


где-расход воды на поливку рассматриваемых элементов поливаемых территорий, л/сут согласно [3]. При отсутствии данных о площадях по видам благоустройства потребление воды на поливку в расчете на одного жителя следует принимать не более 70 л/сут.

Количество поливок nпол принимаем две в течение суток и не производится в часы максимального водопотребления. Продолжительность поливки принимаем 5 часов утром и вечером. Поливка производится в период с 4 до 7 утра и с 19 до 21 часа вечером. Поливка производится равномерно.

Максимальный суточный расход воды на поливку , м3/сут, равен

м3/сут.


.3 Определение расхода воды на пожаротушение


Расчетный расход на наружное пожаротушение и количество одновременных пожаров принимается по таблице 1 [3] в зависимости от числа жителей и этажности жилой застройки.

Секундный расход воды на пожаротушение в населенном пункте

л/с , определяется по формуле


, (9)


где

-расход воды на внутреннее пожаротушение на один пожар, л/сут. Согласно [3] qвнутр.пож = 5 л/с;

-расход воды на наружное пожаротушение в населенном пункте на один пожар, л/сут. Согласно [3] qвнутр.пож = 10 л/с;

-число одновременных пожаров. Согласно [3] = 1.

Тогда секундный расход воды на пожаротушение в населенном пункте равен

л/с.

Максимальный часовой расход в населенном пункте


м3/ч, (10)


м3/сут.

.4 Определение расхода воды на промышленные предприятия


В данном населенном пункте наиболее крупными промышленными предприятиями, являются: мебельный комбинат, строительно-промышленный комбинат, завод по производству доильного оборудования, станочного оборудования для свиноферм, полуприцепов для перевозки скота, комбинат химических удобрений, котельная.

Расход воды на нужды местной промышленности приведены в таблице 1.


Таблица 1 - Расход воды на нужды местной промышленности в м3/сут

Наименование предприятияСтроительно-промышленный комбинат580Завод по производству доильного оборудования, станочного оборудования для свиноферм, полуприцепов для перевозки скота.320Комбинат химических удобрений810Мебельный комбинат150Котельная195Итого2055

Общий расход воды в населенном пункте равен

м3/сут.

6. Сооружения по забору подземных вод


.1 Определение производительности скважин


Предварительно задаемся радиусом и радиусом влияния будущих скважин, в допустимых пределах для данного типа грунта = 0,4м , R = 400м.

По этим параметрам считаем безразмерное фильтрационное сопротивление скважины


. (11)


Принимаем , и определяется дебит скважины


м3/сут, (12)


м3/ч,

где - коэффициент фильтрации, для данного типа грунтов = 17 м/сут;

m- мощность пласта, = 18 м;

S - допустимое понижение уровня воды в скважине, S = 14 м;

- поправка на несовершенство скважины по степени вскрытия пласта;

- поправка на несовершенство скважины по характеру вскрытия пласта,

характеризующая дополнительное фильтрационное давление.

Определяем количество скважин


скв , (13)


где - количество рабочих скважин;

- объем воды, забираемый водозабором;

- расчетная производительность скважины.

Для водозаборного сооружения II-й категории надежности при числе рабочих скважин 1-4, количество резервных должно составлять скважина.

Тогда общее количество скважин


скв. (14)


Длина фильтра определяется по формуле


, (15)


где- допустимая скорость фильтрации;

- диаметр скважины.


м/сут, (16)

м.


.2 Расчет фильтра скважин


Конструкция фильтра зависит от водовмещающей породы. Т.к. водовмещающая порода напорного водоносного пласта - песок крупнозернистый, в соответствии со стандартами и нормами Беларуси выбираем каркасно-стержневой фильтр с проволочной обмоткой и гравийной обсыпкой [3].

Фактическая скорость воды на входе в фильтр при данном значении составит


м/сут. (17)


Т.к ( м/сут ), то надёжная работа фильтра обеспечена.

Необходимая площадь фильтрующей части составляет


м2. (18)


Диаметр фильтра определяется из формулы


м. (19)


Требуемая глубина скважины

м, (20)


где - длина отстойника скважины равна 2м.

Диаметр обсадных труб скважин принимаем из возможности опускания в них погружных насосов с подачей Q = 2924,3 м3/сут и создания необходимых условий для забора воды из скважин.

Минимальный диаметр обсадных труб рассчитывается по формуле


,


где - диаметр двигателя насоса, мм;

- допустимый размер щели между обсадными трубами и двигателем насоса, мм.

С учетом параметров насоса, минимальный диаметр обсадной трубы будет равен


мм.


.3 Определение необходимого напора насосов и подбор водоподъемногооборудования


Требуемый напор насосного оборудования скважин определяется по формуле


, (21)


где - геометрическая высота.

м, (22)


где - отметка воды в РЧВ;

- отметка динамического уровня воды в скважине.


м, (23)


где - потери, которые включают в себя потери напора по длине в сборных водоводах и местные потери. .

Принимаем местные потери в процентах от потерь по длине


,


где - свободный напор на изливе, (принимается 0,5…1м).

м.

Исходя из расчетной подачи насоса 120 м3/час и напора 31,14 м , а также технико-экономических расчетов принимаем для скважин насос WILO К 85-1 с мотором NU 501-2/11.


.4 Проектирование здания насосной станции первого подъема


Над устьем колодца устраивают павильоны над поверхностью земли. Расположение павильона относительно поверхности земли зависит от типа насосов. Для насоса WILO К 85-1, оборудованным погружным двигателем, принимается поверхностная схема расположения павильона.

6.5 Зоны санитарной охраны


Зоны санитарной охраны должны предусматриваться на всех проектируемых и реконструируемых водопроводах хозяйственно-питьевого назначения в целях обеспечения их санитарно-эпидемиологической надежности.

Зоны водопровода должны включать зону источника водоснабжения в месте забора воды (включая водозаборные сооружения), зону и санитарно-защитную полосу водопроводных сооружений (насосных станций, станций подготовки воды, емкостей) и санитарно-защитную полосу водоводов.

Зона источника водоснабжения в месте забора воды должна состоять из трех поясов: первого - строгого режима, второго и третьего - режимов ограничения. Зона водопроводных сооружений должна состоять из первого пояса и полосы (при расположении водопроводных сооружений за пределами второго пояса зоны источника водоснабжения).

Проект зон санитарной охраны водопровода должен разрабатываться с использованием данных санитарно-топографического обследования территорий, намеченных к включению в зоны и полосы, а также соответствующих гидрологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и топографических материалов.

Проектом зон санитарной охраны водопровода должны быть определены: границы поясов зоны источника водоснабжения, зоны и полосы водопроводных сооружений и полосы водоводов, перечень инженерных мероприятий по организации зон (объекты строительства, снос строений, благоустройство и т.п.) и описание санитарного режима в зонах и полосах.

Проект зон санитарной охраны водопровода должен согласовываться с органами санитарно-эпидемиологической службы, геологии (при использовании подземных вод), а также с другими заинтересованными министерствами и ведомствами и утверждаться в установленном порядке.

Инженерные мероприятия по ликвидации загрязнений территорий, водотоков, водоемов и водоносных горизонтов во втором и третьем поясах зон, а также в пределах полос должны выполняться за счет средств предприятий, являющихся источниками этих загрязнений.

Проект зон водопровода должен разрабатываться с учетом развития системы водоснабжения на перспективу.

Границы первого пояса зоны подземного источника водоснабжения должны устанавливаться от одиночного водозабора (скважина, шахтный колодец, каптаж) или от крайних водозаборных сооружений группового водозабора на расстояниях:

30 м при использовании защищенных подземных вод;

50 м при использовании недостаточно защищенных подземных вод.

В границы первого пояса зоны инфильтрационных водозаборов следует включать прибрежную территорию между водозабором и поверхностным источником водоснабжения, если расстояние между ними менее 150 м.

Для подрусловых водозаборов и участка поверхностного источника, питающего инфильтрационный водозабор или используемого для искусственного пополнения запасов подземных вод, границы первого пояса зоны следует предусматривать как для поверхностных источников водоснабжения.

Для водозаборов, расположенных на территории объекта, исключающего возможность загрязнения почвы и подземных вод, а также для водозаборов, расположенных в благоприятных санитарных, топографических и гидрогеологических условиях, размеры первого пояса зоны допускается уменьшать по согласованию с местными органами санитарно-эпидемиологической службы, но должны быть не менее 15 и 25 м соответственно.

К защищенным подземным водам относятся воды напорных и безнапорных водоносных пластов, имеющих в пределах всех поясов зоны сплошную водоупорную кровлю, исключающую возможность местного питания из вышележащих недостаточно защищенных водоносных пластов.

К недостаточно защищенным подземным водам относятся:

воды первого от поверхности земли безнапорного водоносного пласта, получающего питание на площади его распространения;

воды напорных и безнапорных водоносных пластов, которые в естественных условиях или в результате эксплуатации водозабора получают питание на площади зоны из вышележащих недостаточно защищенных водоносных пластов через гидрогеологические окна или проницаемые породы, кровли, а также из водотоков и водоемов путем непосредственной гидравлической связи.

При искусственном пополнении запасов подземных вод границы первого пояса зоны должны устанавливаться от инфильтрационных сооружений закрытого типа (скважин, шахтных колодцев) - 50 м, открытого типа (бассейнов и др .) - 100 м.

Границы второго пояса зоны подземного источника водоснабжения устанавливаются расчётом, учитывающим время продвижения микробного загрязнения воды до водозабора, принимаемое в зависимости от климатических районов и защищенности подземных вод от 100 до 400 сут.

Граница третьего пояса зоны подземного источника водоснабжения определяется расчётом, учитывающим время продвижения химического загрязнения воды до водозабора, которое должно быть больше принятой продолжительности эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет.

Для предупреждения загрязнения водозабора вокруг него устанавливается зона санитарной охраны (ЗСО). В ее состав входят три пояса: первый пояс - пояс строгого режима, второй и третий пояса - пояса ограничений. Граница первого пояса устанавливаем на расстоянии 30 м от крайних водозаборов.

По первому поясу предусмотрены следующие мероприятия:

территория спланирована для отвода поверхностного стока за её пределы, озеленена, ограждена и должна быть обеспечена постоянной охраной. Посторонние лица в эту зону не допускаются. Строительство жилых и хозяйственных построек запрещается;

предусматривается строгое выполнение санитарно-технических требований к конструкции водозаборных скважин;

водозаборные скважины оборудованы аппаратурой для систематического контроля соответствия фактического дебита при эксплуатации и проектой производительности.

Второй пояс ЗСО предназначен для защиты водоносного горизонта от микробного и химического загрязнения.

Третий пояс - для защиты подземных вод от химических загрязнений.

Границы II и III поясов определяются на основании гидродинамических расчетов.

В зоне второго и третьего пояса запрещено размещение складов горючих строительных материалов, минеральных удобрений и ядохимикатов, шламонакопителей, накопителей промстоков и других объектов, которые могут вызвать химическое загрязнение подземных вод.

Любое строительство в зоне второго пояса должно быть согласовано с местными органами санэпидемиологии и экологии.

Специальные гидрогеологические исследования на участке водозабора не проводились. Для расчетов принимаем следующие условия и исходные данные:

водоносный горизонт напорный и неограниченный в плане, скорость естественного потока незначительна (i < 0,001), поэтому для расчетов принимаем условия так называемого «Бассейна»;

искусственного пополнения запасов не происходит;

расчетное время Т2 при определении зоны второго пояса выбрано в соответствии с таблицей 41 [Пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНиП 2.04.02-84),М. Стройиздат 1989] и равно 200 суток.

водоносный горизонт изолированный, поэтому область захвата водозабора представляет собой окружность для каждой скважины, радиус которой определяется по формуле


(24)


где Q - проектный дебит, м3/сут;

Т2 - период бактериологического самоочищения, 200 суток;

Т3 - время продвижения частиц воды от границ ЗСО до водозабора, 9125 суток;

m - мощность водоносного горизонта, м;

? - активная пористость.

м.

м.

Таким образом, второй пояс ЗСО представляет собой окружность радиусом 243 м, третий пояс - 1638 м.

7. Сооружения водоподготовки


.1 Анализ качества исходной воды


Для заключения о необходимости водоподготовки, выбора схемы и состава очистных сооружений производится анализ показателей качества воды в источнике водоснабжения и сравнение показателей качества с требованиями СанПиН 10 - 124 РБ 99 «Питьевая вода, гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения, контроль качества» [1].

Показатели качества воды, забираемой из скважин, представлены в таблице 2.


Таблица 2 - Физико-химический состав исходной воды

НаименованиеЕдиница измеренияДействительное значениеНормативное значениеЗапах при 20 °Сбалл22Вкус и привкус при 20°Сбалл12Цветностьград2020Мутность по стандартной шкалемг/ дм31,11,5Водородный показательед. Рн7,46-9Жесткость общаямоль/ дм32,777Общая минерализациямг/ дм3-1000Сульфатымг/ дм37,7500Хлоридымг/ дм312,86350Железомг/ дм32,50,3Марганецмг/ дм30,110,1Медьмг/ дм3-1,0Цинкмг/ дм3-5Колли-индексмг/ дм343Бериллиймг/ дм3-0,0002Молибденмг/ дм3-0,25Мышьякмг/ дм3-0,05Нитратымг/ дм30,1545,0Свинецмг/ дм3-0,03Селенмг/ дм3-0,01Стронциймг/ дм3-7,0Фтормг/ дм3-1,2-1,5

Качество воды, забираемой скважин, не отвечает в полной мере требованиям [1], так как содержание железа в исходной воде составляет 2,5мг/дм3 , что превышает значения нормируемых показателей.

Для обеспечения хозяйственно-питьевого водоснабжения населенного пункта водой из данного подземного источника, необходимо определить технологические методы обработки исходной воды и состав сооружений.


.2 Проблема повышенного содержания железа в питьевой воде


Наличие железа в подземных водах связано с широким распространением этого элемента в природе. Железо составляет 4,56 % массы всей земной коры, занимая четвертое место среди 107 элементов. Содержание железа связано с региональными, климатическими, ландшафтными и гидрологическими особенностями зоны нашего проживания, повлиять на которое мы не можем. Именно поэтому избыточное железо присутствует повсеместно, охватывая почти все водоносные горизонты пресных вод, независимо от принадлежности к тому или иному артезианскому бассейну.

В основных напорных горизонтах железо часто превышает предельно допустимые концентрации в 5 - 20 раз и более, а в грунтовых водах это превышение иногда возрастает в 40 - 60 раз (до 12 - 18 мг/л). Хотя даже такие низкие концентрации, как 0,3 - 0,4 мг/л, могут вызвать появление пятен на раковинах, посуде, ткани и других поверхностях.

Большая группа микроорганизмов, которые необходимую для своей жизнедеятельности энергию получают от окислительных реакций неорганических веществ называются литотрофными (от греческих слов lithos камень и trophe питание). К ним относятся и железобактерии. Железобактерии относятся к аэробным микроорганизмам, то есть для их жизни необходим кислород.

В природных условиях железобактерии живут в застоявшейся и проточной воде при рН и температурах от 5 до 40 С, оптимальная температура для их жизнедеятельности 24 °С.

Способность железобактерий выделять железосодержащий шлам создает проблемы при транспортировании по трубопроводам воды, содержащей растворенное железо и кислород. Железобактерии создают на стенках труб корки и бугорки. К этой части стенок труб доступ кислорода затруднен. Поверхность металла без отложений, превращается благодаря свободному доступу кислорода в оксидную пленку, защищающую металл от коррозийного воздействия. Неоднородности на поверхности труб приводят к возникновению локальных электрохимических элементов. Оксидная пленка здесь играет роль катода, а металл под корками и бугорками шлама - анода. В результате происходит анодное растворение металла и обогащение воды ионами железа, столь необходимыми в свою очередь для жизнедеятельности железобактерий, а под бугорком образуется язва. Схема такого вида коррозии труб приведена на рисунке 2.

- металл трубы; 2 - бугорок шлама с железобактериями; 3 - катод; 4 - анод.

Рисунок 2 - Схема коррозии стальных труб при деятельности железобактерий


Таким образом, борьба с избыточным железом в хозяйственно-бытовых водопроводах является постоянной технологической, экономической, экологической и социальной проблемой.


.3 Выбор технологической схемы очистки природной воды


Обработка воды с целью сделать ее пригодной для питья, хозяйственных и производственных целей представляет собой комплекс физических, химических и биологических методов изменения ее первоначального состава. Под обработкой воды понимают не только ее очистку от ряда нежелательных и вредных примесей, но и улучшение природных свойств путем обогащения ее недостающими ингредиентами.

Метод обработки выбираем на основе предварительного изучения состава и свойства воды источника, намеченного к использованию, и их сопоставления с требованиями СанПиН 10-124 РБ 99. В данном случае необходимо произвести обезжелезивание воды.

Методы обезжелезивания в практике водоподготовки представлены двумя группами: безреагентные и реагентные. Для удаления железа из подземных вод наибольшее распространение получили безреагентные методы [13]. Область применения и сущность существующих методов обезжелезивания воды представлены в таблице 3.

Многообразие методов обезжелезивания воды исключает их равноценность в отношении надежности, технологичности, экономической целесообразности, простоты, области применения.

На основании сравнения показателей качества воды с нормами [4] можно сделать вывод о необходимости обезжелезивания воды, а также об ее дегазации. В связи с небольшим превышением содержания Mn требуется ее обезмарганцевание, которое может быть осуществлено в тех же сооружениях, что и обезжелезивание воды.


Таблица 3 - Методы обезжелезивания воды

Метод обезжелезиванияОбласть примененияСостав сооруженийСущность метода обезжелезивания1234Фильтрование на каркасных фильтрах до 5 мг/дм3, Fe (II) в карбонатной или бикарбонатной форме до 3 мг/дм3, Q до 1000 м3/сутОборудование для подачи сжатого воздуха и обеззараживания, скорый каркасно-засыпной фильтрДля обеззараживания воды на каркасных фильтрах характерны два процесса: «зарядка» фильтра путем намывания на керамическом патроне слоя гидроксида железа и фильтрования с целью обезжелезивания воды«Сухая» фильтрация до 5 мг/дм3Оборудование для подачи сжатого воздуха и обеззараживания, скорый фильтрФильтрование аэрированной воды через незатопленную фильтрующую загрузку, на зернах корой формируется адсорбционно-каталитическая пленка из соединений железа, способствующая эффективности дальнейших процессов обезжелезиванияПредварительная аэрация с одноступенчатым фильтрованиемдо 10 мг/дм3, Fe (II) - 70 %, Е ? 100 мВ, ограничен-ной применение при наличии органики и аммонийного азотаУстройство для аэрации воды, скорый фильтр, оборудование для обеззараживанияОснован на способности воды, содержащей железо и кислород, при фильтровании через слой фильтрующей загрузки выделять железо на поверхности зерен, образуя каталитическую пленку из ионов железаПредварительная аэрация с двухступенчатым фильтрованием от 10 до 20 мг/дм3Устройство для аэрации воды, скорые фильтры I и II ступеней, оборудование для обеззараживанияМетод основан на способности воды, содержащей двухвалентное железо и растворенный кислород, при фильтровании через слой фильтрующей загрузки выделять железо на поверхности зерен, образуя каталитическую пленку из ионов и оксидов двух и трехвалентного железа. При работе фильтров происходит непрерывное обновление пленки.Вакуумно-эжекционная аэрация с фильтрованием через загрузку большой грязеемкости от 10 до 30 мг/дм3, ПО < 9,5 мгО2/дм3Вакуумно-эжекционный аппарат, скорый фильтр, оборудование для обеззараживанияМетод основан на использовании двух процессов: мгновенного объемного вскипания воды в вакууме, сопровождаемого десорбцией СО2, H2S и повышением рН воды, насыщение воды кислородом с одновременным достижением высоких скоростей окисления двухвалентного железа в трехвалентной. Удаление образовавшихся хлопьев осуществляется фильтрованиемОбезжелезивание в пласте до 5 мг/дм3, Mn (II) до 0,4 мг/дм3, рН ? 5Устройство и оборудование для подсоса воздуха и закачки части воды в водоносный горизонтСущность метода на установке «Виредокс» состоит в подаче 10 % от общего расхода воды, насыщенной кислородом воздуха, обратно в водоносный горизонт через поглощающие скважины. В результате биохимических и химических процессов железо переходит в нерастворимую форму и выделяется в осадок.Фильтрование через модифицированную загрузку до 12 мг/дм3, Fe (II) в карбонатной или сернокислой форме до 10 мг/дм3Скорый фильтр с модифицированной загрузкой, оборудование для подачи сжатого воздуха, обеззараживание водыМетод основан на формировании на поверхности фильтрующей загрузки пленки из соединений, обладающих высокими адгезионными и электростатическими свойствами, что достигается путем последовательной обработки загрузки 1,5 %-ным расвором двухвалентного жееза и 0,5 %-ным раствором перманганата калияИзвесткование, напорная флотация с последующим фильтрованием > 15 мг/дм3, Fe (II) в карбонатной или сернокислой форме > 10 мг/дм3Реагентное хозяйство, флотатор, оборудование для подготовки водо-воздушной смеси и обеззараживания воды, скорый фильтрПредварительное известкование воды, процесс слипания частиц гидроксида железа, ранее полученного в результате окисления Fe2+ с пузырьками тонкодисперированного в воде воздуха и всплывании образующихся агрегатов на поверхность воды, фильтровании частично обработанной воды через зернистую загрузкуАэрация, известкование, тонкослойное отстаивание и фильтрование > 15 мг/дм3, Fe (II) в карбонатной или сернокислой форме > 10 мг/дм3Аэратор, реагентное хозяйство, камера хлопьеобразования встроенная в отстойник, скорый фильтр, оборудование для обеззараживания водыОбезжелезивание осуществляется путем аэрации воды, обработки ее щелочным реагентом, выделения соединений трехвалентного железа в тонком слое воды и доочистки на скорых фильтрахЭлектрокоагуля-ция с барботированием, тонкослойное отстаивание и фильтрование > 15 мг/дм3, Fe (II) в карбонатной или сернокислой форме > 10 мг/дм3, Q до 200 м3/сутЭлектрокоагулятор, тонкслойный отстойник с камерой хлопьеобразования, оборудование для подачи сжатого воздуха и обеззараживания, скорый фильтрМетод аналогичен предыдущему. Отличие состоит в замене предварительного насыщения воды кислородом воздуха и известкования на электрокоагуляциюКатионированиеПри необходимости одновременного обезжелезивания и умягченияКатионитовые фильтры, оборудование для подачи регенерационного раствораМетод основан на способности катионита поглощать ионы железа из воды в обмен на эквивалентное количество ионов катионита

Строительными нормами [3] приведены пределы применимости метода фильтрования с упрощенной аэрацией для обезжелезивания воды:

) содержание общего железа ?10 мг/л, при этом [Fe2+]?70%[Feобщ];

) pH ? 6.8;

) Eh? 100мВ;

) щелочность ?1-1,5ммоль/дм3;

) окисляемость ?6-7 мг/дм3;

) сероводород (H2S) ?2 мг/дм3.

На основании приведенных данных принимается метод фильтрования с упрощенной аэрацией на безнапорных (открытых) фильтрах. После фильтрования вода поступает в РЧВ, пройдя предварительную обработку бактерицидным облучением.

С целью экономии воды на собственные нужды станции предусматривается оборот воды после промывки фильтров, заключающийся в следующем: грязная вода после промывки фильтров отводится в отстойники оборотного водоснабжения, откуда после длительного отстаивания равномерно откачивается и подается в голову сооружения, т.е. в водовод первого подъема, подающий воду на станцию обезжелезивания.

Осадок из отстойников оборотного водоснабжения периодически перекачивается на шламовые площадки, располагаемые за пределами станции водоподготовки. Схема сооружений приведена на рисунке 3.

-водоводы первого подъема; 2-скорый фильтр; 3-бактерицидная установка; 4-РЧВ; 5-насосная станция второго подъема;5а-промывные насосы; 6-отстойник промывных вод; 7-насос для перекачки осветленной воды из отстойника 6 в голову сооружения; 7а-насос для отведения осадка на шламовые площадки 8.

Рисунок 3 - Принципиальная схема сооружений станции обезжелезивания


.4 Определение полной производительности водопроводной очистной cтанции


Полная производительность водопроводной очистной станции является суммой расчётного расхода воды для суток максимального водопотребления и расхода воды на собственные нужды очистной станции (промывка фильтров, потери воды на удаление осадка из отстойников, очистка и промывка очистных сооружений, приготовление растворов реагентов). Поскольку на станции предусмотрен оборот промывных вод, то коэффициент расхода на собственные нужды станции в соответствии [5] может быть принят К =1,03-1,04.

Для станции обезжелезивания подземных вод К=1,03 и после этого расчетный расход воды, поступающей на станцию составит

м3/сут, (25)


м3/ч, (26)


л/с. (27)


7.5 Расчет основных технологических сооружений


.5.1 Скорые фильтры

Скорые фильтры могут использоваться для задержания как взвешенных (при осветлении воды), так и растворенных веществ (при обеззараживании подземных вод).

В качестве фильтрующей загрузки принимают кварцевый песок с крупностью частиц 1-1,6мм, с высотой слоя 1,5м. Скорость фильтрования в соответствии с техническими указаниями W223-2 «Обезжелезивание и обезмарганцевание воды » [6] м/ч.

Площадь фильтрования F, м2 , определяем по формуле


, м2, (28)


где - расчетная производительность станции, м3/сут;

- продолжительность работы станции в течение суток, ч;

- расчетная скорость фильтрования при нормальном режиме, м/ч (принимается по [14]);

- число промывок каждого фильтра, согласно [14], = 0,5;

- интенсивность промывки, л/с·м2, согласно [14], =20 л/с·м2;

- продолжительность промывки фильтра в часах, принимается равной 6 минут, согласно [14];

- время простоя фильтра в связи с промывкой, принимаемое для водной промывки 0,33 часа ,согласно [14].

м2

В каждом фильтре имеются ячейки с рабочей площадью фильтрования 5,1 х 2.4 м. Фильтр оборудуется каналом. Площадь рабочей части ячейки составляет

м2


- рабочая площадь фильтрования; 2 - канал.

Рисунок 4 - Фильтр


Число фильтров Nф, шт, определяется из отношения

. (29)


Скорость промывки фильтра составляет


м/ч. (30)


где - интенсивность промывки фильтра, л/с?м2.

Дренажная система фильтра, предназначенная для сбора фильтрата, а также для подачи промывной воды при промывке, рассчитывается по промывному расходу , л/с. В качестве дренажа фильтров принимаются сдвоенные модули фирмы «Леопольд» с водопроницаемыми дренажными покрытиями. Модули располагаются перпендикулярно каналу длинной стороной.

Количество блоков, приходящихся на один фильтр, составит

шт.

Полная высота фильтра составляет


м; (31)


где - высота дренажной части, м;

- высота слоя загрузки, м;

- высота слоя воды над загрузкой, м;

- высота прегрузки, м.


.5.2 Промывка скорых фильтров

Промывной расход, необходимый для промывки фильтра определяется по формуле


л/с; (32)


м3/ч,

где - интенсивность промывки л/с·м2 ;

- площадь ячейки, м2.

Вода на промывку подается с помощью специальных промывных насосов, размещенных в насосной станции второго подъема.

м3/ч,

Подбираем насосы для промывки Wilo SCP 300/330HB-75/46 со следующими характеристиками: Q = 905м3/ч, Н = 16 м, N = 200кВт.

Желоба для сбора и отведения промывной воды устраиваются над загрузкой и их количество определяется исходя из допустимого расстояния между двумя желобами, которое не должно быть более 2,2 м и .


, (33)


Расстояние между осями желобов


м, (34)


Ширина желоба Вж, м, определяется по формуле


м, (35)

где - расход воды по желобу, м3/с;

- отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимается равным 1;

- коэффициент принимаемый равным для желобов с полукруглым сечением - 2.


л/с,


м.

Так как ширина желоба составляет 0,47 м, то высота прямоугольной его части составит 0,235 м. По этим размерам построим сечение желоба.


Рисунок 5 - Поперечное сечение желоба


Расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до верхних кромок желобов определяем по формуле

м, (36)


Расстояние от дна желоба до дна канала определяется по формуле


м, (37)


где - ширина канала, м.


м3/с.


Для удаления воздуха из дренажной системы предусматривается воздушник диаметром 75 мм, отводящий воздух из верхней зоны нижней части канала.

скважина водоснабжение насосный питьевой

7.5.3 Обеззараживание воды

Обеззараживание воды в процессе водоподготовки для хозяйственно-питьевых целей производят с целью уничтожения возможных патогенных бактерий и вирусов на конечной стадии обработки и улучшения санитарного состояния сооружений на предварительном этапе очистки. Постоянно присутствующие в природных водах непатогенные бактерии: термотолерантные, железо-, сульфаторедуцирующие, манганобактерии, вызывающие ухудшение качества воды, также подлежат обеззараживанию.

На станциях водоподготовки для обеззараживания воды в основном ипользуют хлор. Но недостатком этого относительно простого метода являются пониженная инактивирующая способность по отношению к спорообразующим кишечным бактериям и вирусам, а также способность вступать в реакцию с органическими веществами и образовывать побочные, токсичные для человека вещества.

Современные традиционные методы обеззараживания - УФ-излучение и озонирование - отличаются более высокой эффективностью по удлению спорообразующих бактерий.

Рациональный метод обеззараживания воды должен производится с учетом качества воды в источнике водоснабжения, схемы и производительности станции водоподготовки, состояния водоводов и распределительной сети.

Для обеззараживания воды используем ультрафиолетовое облучение.

УФ излучением является наиболее распространенным методом обеззараживания подземных вод высокого качества. Для обеззараживания используют бактерицидные ультрафиолетовые лучи с длиной волны 205 - 315 нм. Максимальным бактерицидным эффектом обладает УФ излучение в радиусе 3 см с длиной волны 250 - 290 нм. Его обеззараживающее воздействие обусловлено повреждением болезнетворных бактерий за счет фотохимической лучевой энергии.

Обеззараживание воды ультрафиолетовым излучением является наиболее перспективным методом обеззараживания воды с высокой эффективностью по отношению к патогенным микроорганизмам, не приводящий к образованию вредных побочных продуктов.

Эффект обеззараживания основан на воздействии ультрафиолетовых лучей с длиной волны 200 - 300 нм на белковые коллоиды и ферменты протоплазмы микробных клеток. Эта область ультрафиолетового облучения называется бактерицидной. Максимум бактерицидного действия располагается около длины волны в 254 мкм. Бактерицидный эффект зависит от прямого воздействия ультрафиолетовых лучей на каждую бактерию.

В отличие от других методов обеззараживания - метод ультрафиолетового обеззараживания является наиболее простой в реализации, не требует специальных мер безопасности и привлечения специального обслуживающего персонала.

Преимущества УФ обеззараживание воды:

обеспечивает обеззараживание питьевой воды от целого ряда микроорганизмов;

исключается образование токсичных продуктов, характерных для хлорирования и озонирования;

простота ввода УФ установок в технологическую схему водоподготовки;

не значительные капитальные затраты по сравнению с применением окислителей;

меньшее по сравнению с озонирующими установками электропотребление;

низкая себестоимость обработанной воды, по сравнению с применением хлорирования и озонирования.

На рисунке 6 изображена принципиальная схема УФ установки.


Рисунок 6 - Принципиальная схема бактерицидной установки

Установка УФ обеззараживание питьевой воды состоит из корпуса, выполненного из нержавеющей стали для пищевого применения. Внутри корпуса, через герметизирующие манжеты, крепятся кварцевые трубы, внутри которых установлены УФ лампы. На корпусе установлен датчик измерения мощности УФ излучения.

Блок управления УФ лампами изготовлен отдельным узлом и соединен кабелем с камерой обеззараживания питьевой воды.

В блоке управления и сигнализации установлена световая или звуковая сигнализация о неисправности работы каждого облучателя или выходе его из строя, электронный счетчик времени работы

УФ-ламп и контрольное устройство, следящее за уровнем интенсивности излучения ламп на частоте 254 нм. Устройство подает световой и звуковой сигнал при снижении интенсивности излучения в случае поступления в камеру загрязненной воды, загрязнения кварцевого чехла, при старении УФ ламп, что позволяет использовать УФ-лампы на более длительном ресурсе, контролировать качество поступающей на установку питьевой воды и эффективнее эксплуатировать установку.

В данном дипломном проекте предусматриваем устройство 2 бактерицидных установок марки УДВ-7А каждая производительностью 150 м3/ч и одной резервной (рисунок 7).

Рисунок 7 - Бактерицидная установка марки УДВ-7А


Вода, проходя через камеру обеззараживания, непрерывно подвергается облучению ультрафиолетом, который убивает все находящиеся в воде микроорганизмы (бактерии, вирусы, простейшие и т.д.) Технические характеристики бактерицидной установки представлены в таблице 4.


Таблица 4 - Технические характеристики бактерицидной установки УДВ - 7А

Наименование показателейЕдиницы измеренияЗначениеПроизводительность установким3/ч150Доза УФ облучения, не менеемДж/см225Потери напора в установке за счет гидравлического сопротивлениясм вод. ст.107Условный диаметр входного и выходного патрубков камеры обеззараживаниямм150Тип лампыДБ 300НКоличество ламп в камерешт7Срок службы лампы, не менееч12000Габариты: - камера обеззараживания - насос промывочныймм1322x420x470 512x210x345Потребляемая мощность, не более - камера обеззараживания и пульт управлениякВт1,960

.5.4 Запасно-регулирующие резервуары

Регулирующие емкости в системах водоснабжения предназначены для выравнивания режимов работы насосных станций и хранения регулирующих, аварийных, противопожарных объемов, а также воды на собственные нужды систем водоснабжения и водоотведения. Резервуары чистой воды служат для приема очищенной воды после фильтров и регулирования неравномерности поступления и потребления питьевой воды.

Объем запасно-реулирующих резервуаров слагается из регулирующей емкости и неприкосновенного пожарного запаса. Неприкосновенный пожарный запас воды состоит из трехчасового расхода воды на тушение пожара при одновременном максимальном расходе воды на хозяйственно-питьевые и производственные нужды за вычетом пополнения пожарного запаса водозабором в течение трех часов тушения пожара.

Объем резервуара чистой воды WРЧВ, м3, определяется по формуле


,(38)


где-регулирующий объем, м3;

-запас воды на пожаротушение, м3.

Регулирующий объем воды в емкостях должен определяться на основании графиков поступления и отбора воды, а при их отсутствии , м3, определяется по формуле


, (39)

где-максимальный суточный расход в сутки максимального водопотребления, м3/сут;

-отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость к среднему часовому расходу в сутки максимального водопотребления;

-коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости .

Коэффициент Kн определим по формуле


; (40)


;

м3.

Полный неприкосновенный противопожарный объем воды, , м3, вычисляется по формуле


, (41)


где-продолжительность тушения пожара, принимаем 3 часа;

-расход воды на тушение пожаров, л/с, складывается из расхода на тушение одного внутреннего и одного наружнего пожаротушения;

-расчетное число одновременных пожаров, принимаем 2 одновременных пожаров;

-ординаты трёх смежных часов наибольшего водопотребления, %.

м3;

м3.

Принимаем три резервуара вместимостью 1000 м3, с размерами 24×12×3,6.


7.5.5 Отстойники

Вместимость отстойников системы оборота промывных вод определяется исходя из промывного расхода и продолжительности промывки


м3. (42)


Дно секции отстойника должен иметь уклон 45-50°.Высота слоя воды в отстойнике равна 1.5 м.

Размеры в плане отстойника могут быть 6×6, 4,5×4,5, 4,5×6. При большом объеме отстойника возможно его устройство из 2 или 4 секций, согласно [3].


м2. (43)


Принимается статический, прямоугольный в плане с призматическим днищем отстойник из двух сообщающихся секций с размерами 4.5×6 м.

Принимаем следующую схему промывных вод, включающую следующие процессы:

1)подача промывных вод в отстойник;

2)осветление воды в отстойнике;

)перекачка осветленной воды в исходную воду, поступающей на фильтры;

)уплотнение осадка в отстойнике;

)перекачка осадка на площадки для подсушивания.

Продолжительность фильтроцикла 48ч.

Число отстойников определяется по формуле


, (44)


где - количество фильтров на станции;

- расчетное время цикла работы отстойника, ч (включает отстаивание-24

часа и перекачку воды в голову сооружения-12 часов);

- число промывок каждого фильтра в сутки, n=0.5;

- продолжительность работы в течение суток, =24 ч.

?3 отстойника.

Принимая объем воды, подлежащей перекачке в голову сооружения, равным 80% от общего объема промывных вод при промывки одного фильтра. Определяется расход перекачиваемой воды


м3/ч , (45)


Доля, %, объема перекачиваемой воды по отношению к расходу очищаемой воды


, (46)

Подбирается насос для перекачки Wilo TWU 4-0409, со следующими характеристиками N=1кВт, ?=53%, Нн = 10м, Qн=6,8м3/ч.


.5.6 Определение количества осадка

Определение количества осадка осуществляется из условия расчетной производительности станции и содержания железа в воде 2.5 мг/л


кг/сут, (47)


При влажности осадка 96,5 % после 12 часов пребывания в отстойнике его объем в пересчете на Fe(OH)3 составит


м3/сут, (48)


где3,5 - доля сухого вещества в объеме осадка;

- атомный вес железа;

- вес молекулы Fe(OH)3.

Осадок первоначально накапливается в течении 14 суток, затем ежесуточно сбрасывается на шламовые площадки.

Объем осадка за 14 суток составит


м3. (49)


.5.7 Расчет шламовых площадок

Обезвоживание осадка предусматривается на шламовых площадках.

Количество осадка , накопившегося за год составит


м3/год (50)

Общая площадь шламовых площадок составит


м2, (51)


где H - принятая годовая нагрузка на площадки , принимается равной 6 м3/м2 ;

,2 - коэффициент разбавления осадка.

Период зимнего намораживания осадка для условий РБ принимается 138 дней.

Количество накопившегося осадка за период зимнего намораживания без учета фильтрации определяется по формуле


м3, (52)


Количество намороженного осадка с учетом фильтрации


м3, (53)


гдеК - коэффициент, определяющий величину фильтрации в период зимнего намораживания в зависимости от грунтовых условий (супесь).

Общее количество осадка составит


м3. (54)


Необходимо предусматривать резервные карты на период весеннего таяния намороженного осадка в размере 25 % от полезной площади, то есть рабочая площадь за период зимнего намораживания составит

м2, (55)


При этом высота намороженного слоя составит


м, (56)


С учетом дополнительной площади на устройство оросительной и осушительной сети принимается дополнительно увеличение площади на 25 %, то есть


м2, (57)


Количество карт должно быть не менее 3. На площадках необходимо предусматривать распределительное устройство для напуска осадка, устройство для отведения с различных уровней осветленной воды, которая образуется в результате уплотнения свежего осадка гидроксида железа или предварительно промороженного осадка.


.5.8 Утилизация осадка

Отходы водоочистки по своему составу и свойствам могут быть ценным сырьем для производства химических реактивов, пигментов различного назначения и стройматериалов. Технически возможно и экономически целесообразно получение из осадка хлорида железа (III), концентрата сульфатов щелочно-земельных и тяжелых металлов для использования в стекольной промышленности, при изготовлении пигментов для лаков, красок и при производстве стройматериалов. Основные направления утилизации отходов водоочистки, представленные схематично на рисунке 8.

Использование осадка в технологии изготовления стройматериалов привлекательно для полного решения экологической проблемы, так как по этому пути можно утилизировать большое количество отходов водоочистки. Отходы водоочистки можно применять при изготовлении газобетона как заменителя шлама, так как интенсивное газовыделение и поднятие горбушки происходят в течение 2 ч. Плотность газобетона после тепло-влажностной обработки составляет более 10 кгс/см2, объемный вес - 450 кг/м3. Осадок можно использовать как добавку при изготовлении керамзитового гравия для уменьшения его объемной массы и улучшения теплоизоляционных свойств. Его можно также применять для получения окрашенного бетона и отделочного раствора.


.6 Насосная станция второго подъема


Полный напор определяется

= Hст + ?h; (58)

Hст = Hг + Hсв; (59)


гдеHг - геометрическая высота подъема, м;

Hсв - свободный напор, м .

Hг = Zдикт.точки - Zmin = 122 - 119 = 3 м; (60)

св =14 м;

Hст = 3+ 14 = 17 м; (61)


? h = hвс + h нс+ hн,


гдеhвс - потери напора во всасывающих трубопроводах, м;

h нс - потери напора в насосной станции, м;

hн - потери в напорных водоводах, м.


hн = hм + hl = 1,1·i·l ; (62)

(hl = i·l и hм = 0,1hl );


где l - длина напорного водовода, l = 2000 м;

hн = 23 м;

hвс +h нс = 2…2,5 м;

? h = 2 + 23 = 25 м;

H = 17 + 25 = 42 м;

По имеющимся параметрам (Q = 59,5 л/с, H = 42 м) выбираем следующий тип насосов и их количество.Насос Wilo TWU 8-8003-B SD (Q = 63,1 л/с, H = 47 м), в количестве 1, плюс 1 резервный.


.7 Автоматизация работы станции водоподготовки


Специфика систем водоподготовки, состав технологических объектов, степень их влияния на качество конечного продукта и другие характерные признаки позволяют сформулировать требования к проектируемым системам автоматизации объектов водоподготовки [18]. К общим требованиям следует отнести:

система автоматизации сооружений водоснабжения должна предусматривать: автоматическое управление основными технологическими процессами в соответствии с заданным режимом или по заданной программе; автоматический контроль основных параметров, характеризующих режим работы технологического оборудования и его состояние; автоматическое регулирование параметров, определяющих технологический режим работы отдельных сооружений и их экономичность;

системы автоматического регулирования и управления должны по возможности охватывать все сооружения объекта водоснабжения;

контролируемые параметры должны определяться исходя из принятой степени автоматизации сооружений, условий их эксплуатации и требований органов санитарно-эпидемиологической службы к составу и свойствам воды;

при разработке систем автоматизации, телемеханизации и технологического контроля, как правило, необходимо использовать приборы и оборудование, серийно изготовляемые промышленностью, а также типовые конструкции.


.7.1Описание функциональной схемы автоматизации технологического процесса

Произведем автоматизацию цикла водоподготовки от забора ее из скважины до насосной станции второго подъема.

На станцию водоподготовки вода поступает из артскважиы по водоводам насосами станции I подъема. Для автоматизации насосной станции над артскважиной предусматривается установка манометра, контролирующего давление в напорном водоводе, что позволяет регулировать и контролировать подачу насоса. Также предусматривается измерение расхода воды по напорному водоводу.

Далее вода подается на фильтр станции обезжелезивания. Контроль за работой скорого фильтра осуществляется автоматизировано. Проектом предусмотрена установка надежной запорной и регулирующей электроприводной арматуры на скором фильтре, что позволяет выполнить полную автоматизацию управления технологическим процессом фильтрации воды. Наряду с этим, для поддержания заданной скорости фильтрования, на фильтре производится установка системы контроля уровня на базе современных датчиков уровня (измерение гидростатического давления), позволяющих вести технологический учет фильтрованной воды.

Затем обезжелезенная вода поступает на УФ установку для обеззараживания. На корпусе установлен датчик измерения мощности УФ излучения, следящий за уровнем интенсивности излучения ламп на частоте 254 нм. Устройство подает световой и звуковой сигнал при снижении интенсивности излучения в случае поступления в камеру загрязненной воды, загрязнения кварцевого чехла, при старении УФ ламп, что позволяет использовать УФ-лампы на более длительном ресурсе, контролировать качество поступающей на установку питьевой воды и эффективнее эксплуатировать установку.

После обеззараживания вода поступает в резервуар чистой воды. Для поддержания заданных уровней воды в резервуаре устанавливаются датчики уровня.

Из резервуара вода поступает на насосную станцию второго подъема. Для автоматизации насосной станции предусматривается установка манометров, контролирующих давление в напорных трубопроводах, что позволяет регулировать и контролировать подачу насосов. Также предусматривается измерение расхода воды в напорных трубопроводах.

Таким образом, в результате автоматизации станции водоподготовки населенного пункта определен оптимальный режим их работы. В результате чего, повысилась эффективность очистки воды и произошло улучшение культуры труда обслуживающего персонала.

Схема автоматизации работы станции водоподготовки представлена на пятом листе графической части дипломного проекта.

. Проект производства работ по строительству станции обезжелезивания


.1 Методы производства строительно-монтажных работ


В данном разделе разрабатывается комплекс документов проекта производства работ по строительству станции обезжелезивания. Проект производства работ для данного сооружения выполняется в следующей последовательности:

- составление ведомости объемов работ;

определение потребности в строительных конструкциях, материалах и строительных машинах;

составление календарного графика производства работ;

составление стройгенплана объекта строительства;

расчета временных зданий и сооружений;

расчета складских помещений;

определения потребности в воде и электроэнергии;

расчета искусственного освещения строительной площадки.

Перед началом производства земляных работ на строительной площадке выполняется комплекс подготовительных работ: расчистка территории от кустарников, геодезические разбивочные работы.

Производство земляных работ начинается с рекультивации растительного слоя, включающего снятие бульдозерами, погрузку грунта экскаватором в автосамосвалы и вывоз его в отвалы для последующего использования при благоустройстве территории по завершении строительства. Технология производства работ строительству станции обезжелезивания предусматривает работы подготовительного цикла, срезку растительного слоя, разработка траншеи под фундамент, работы подземной и наземной части.

Первым этапом выполнения проекта является определение объемов земляных работ. По известным объемам земляных работ производится подбор строительных машин. Первичные работы на строительной площадке производятся бульдозером. Основные работы по рытью траншеи под фундамент осуществляются экскаватором.

Основные работы по рытью траншеи под фундамент осуществляются экскаватором. Выбор типа экскаватора производится по вычисленным объемам выемки грунта, принятым схемам движения экскаватора, также на выбор типа экскаватора влияют наибольшая глубина и радиус копания, радиус и высота выгрузки. На последнем этапе производится подбор кранового оборудования по массе самого тяжелого монтируемого элемента и геометрическим характеристикам возводимого объекта. Фундамент здания бетонируется при помощи стреловых самоходных кранов. Выполненные расчеты являются основой для составления календарного плана производства работ.


8.2 Определение объемов строительных работ


Объемы земляных работ определяются прямым подсчетом на основании архитектурно-строительных чертежей, согласно плакатам 3 и 4.

В первую очередь, земляные работы по строительству станции обезжелезивания заключаются в срезке растительного слоя с площадки. Объем земляных работ по срезке растительного слоя Vсрез, м3,определяется по формуле


,(63)


где h - высота срезаемого растительного слоя, м;

b - ширина строительной площадки, м;

a - длина строительной площадки, м.

В данном случае объем земляных работ по срезке растительного слоя составит

м3.

Для определения объема грунта при разработке траншеи под фундамент установим размеры траншеи понизу и поверху.

Для определения размеров траншеи по низу, , м, воспользуемся следующей формулой


,(64)


где-ширина фундамента, = 0,4 м.

м.

Ширина траншеи поверху, , м, определяется по формуле


,(65)


где-глубина котлована под фундамент, она превышает значение глубины фундамента на 0,2м, м.

-крутизна откоса траншеи, м, для супеси при глубине траншеи до 1,5 м принимается 0,25.

м.

Объема грунта при разработке траншеи под фундамент , м3, составляет


,(66)


где-общая длина фундамента, равная 109,6 м.

м3.

Объем грунта для обратной засыпки, , м3, равен


,(67)


где- объем фундамента сооружения, м3;

- коэффициент разрыхления грунта, для песка kр = 0,15...0,20. Принимаем kр = 0,17.

Объем фундамента сооружения, , м3, определяется по формуле


,(68)


где- глубина фундамента, м.

м3.

Объем грунта для обратной засыпки составит

м3.

Объема отвозимого грунта , м3, находим по формуле


;(69)


м3.

Для вывоза грунта, разрабатываемого экскаватором, по [22] принимаем автосамосвал КрАЗ-256Б.

.3 Ведомость объемов работ


Составление ведомости объемов работ ведется на основании рабочих чертежей, выбора технологии производства работ, фактической емкости сооружения и протяженности коммуникаций с обоснованием работ по [6] и сводится в таблицу 10.


Таблица 10- Ведомость объемов работ

Наименование работОбъем работОбоснование по ЕНиРединица измеренияколичествоСрезка растительного слоя бульдозером1000 м20,30Е1-21-1Разработка траншеи под фундамент экскаватором1000 м30,18Е1-11-2Зачистка дна траншеи1000 м20,10Е1-90-1Монтаж сборных железобетонных фундаментов100 шт14,60Е7-1-2Монтаж ПЭ трубкм0,3Е22-11-8Устройство гидроизоляции100м20,43Е8-4-1Обратная засыпка пазух траншеи1000 м30,16Е1-21-2Кладка стен из силикатного камням3394,56Е8-15-2Монтаж подкрановых путейт1,20Е9-55-1Установка подкрановых балокт1,10Е9-24-5Укладка плит перекрытия100 шт1,30Е7-13-2Устройство кровли100м25,89Е7-3-1Устройство бетонного пола1м3117,83Е4-1-49Установка дверных блоков100м20,7Е6-13-1Установка оконных блоков100м21,3Е6-24-3Побелка потолков и штукатурка стен100м24,3Е8-1-17Окрашивание поверхности внутри помещения100м23,24Е8-5-14Внутренние электромонтажные и сантехнические работы100м23,2Е8-18-2Монтаж оборудованияшт18Е2-11-8Наладка и пуск оборудованияшт18Е2-12-3

.4 Потребность в строительных материалах и конструкциях


Потребность в строительных материалах и конструкциях для строительства зданий определяется исходя из объемов работ по объектам с использованием действующих норм расходов строительных материалов.

Расчеты производим в табличной форме таблицы 11.


Таблица 11 - Ведомость потребности в строительных материалах и конструкциях

Наименование работЕдиница измеренияОбъём работМатериалы и конструкцииНаименованиеЕдиница измеренияНорма на единицу объёма работОбщее количествоМонтаж сборных железобетонных фундаментов100 шт14,60сборные конструкциим3101,51481,9Гидроизоляция фундаментов100м20,43мастикат0,290,12Кладка стен из силикатного камням3394,56силикатный камень1м32,24883,81Устройство бетонного пола1м3117,83бетонм31,02120,19Монтаж подкрановых путейт1,20стальные конструкциит3,64,32Установка подкрановых балокт1,10стальные конструкциит1,01,10Укладка плит перекрытия100 шт1,30плиты1м30,81,04Устройство рулонной кровли100м25,89материалы рулонные кровельныем2126742,14Установка дверных блоков100м20,7дверные блоки1м210070Установка оконных блоков100м21,3оконные блоки1м2100130Штукатурка стен100м24,3раствор штукатуркикг35150,5Окрашивание поверхности внутри помещения100м23,24краскикг3097,2

8.5 Выбор строительных машин


.5.1 Выбор марки бульдозера

При планировке площадки земляные работы чаще выполняются бульдозером. Бульдозеры используются обычно в районе малых нулевых работ, где расстояние перемещения грунта не превышает 20-50м. Основным критерием, определяющим целесообразность применения бульдозера на земляных работах, являются показатели трудозатрат разработки, перемещения и укладки грунта.

На область применения бульдозера для выполнения земляных работ влияют размеры строящегося сооружения, наименование грунта и его характеристика, дальность перемещения грунта, объем и сроки выполнения земляных работ.

Срезку растительного слоя грунта следует выполнять бульдозером марки ДЗ-171.1 с поворотным отвалом на базе трактора Т-170.01, согласно [22].

Технические характеристики бульдозера ДЗ-171.1:

дальность перемещения грунта 20 м;

высота отвала 1,31 м;

ширина отвала 4,1 м;

наибольший подъем отвала над опорной поверхностью гусениц 1,02 м;

масса бульдозерного оборудования 18,6 т.


.5.2 Выбор экскаватора

Экскаватор независимо от вида рабочего оборудования, осуществляет разработку котлованов или траншей при непрерывном передвижении их продольной оси. Экскаватор выбирается, исходя из радиуса его движения и глубины копания.

Основными техническими параметрами одноковшового экскаватора является емкость ковша, производительность экскаватора, ширина лопаты, радиус выгрузки и так далее. Одном из важнейших технических параметров, которым руководствуются, при выборе марки экскаватора является радиус выгрузки и радиус копания. Из рисунка 14 видно, что радиус выгрузки, , м, может быть определен по формуле


,(70)


где- ширина кавальера, м;

- расстояние от начала кавальера до экскаватора, м;

- ширина ходовой части экскаватора, м.


Рисунок 14- Схема выемки с односторонним отвалом грунта


Перед выбором марки экскаватора необходимо определить размеры кавальера.

Требуемая площадь кавалера, , м2 определяется по следующей формуле

,(71)


где-максимальная площадь траншеи для участка траншеи с откосами, м2, равная 0,82 м2;

-коэффициент, учитывающий первоначальное разрыхление грунта. принимается .

м3.

В случаи треугольной формы кавальеров высота кавальеров, , при условии односторонней отсыпки


,(72)


где- коэффициент откоса для временных насыпей. Принимаем =2.

м.

Ширина кавальера, , м, может быть определена по следующей формуле


;(73)


м.

Следовательно, радиус выгрузки составит

м;

По полученному радиусу выгрузки и радиусу копания определим марку экскаватора, оборудованного обратной лопатой, на гусеничном ходу [23].

Принимает экскаватор одноковшовый механический на гусеничном ходу марки ЭО-4112А cо следующими техническими характеристиками:

вместимость ковша - 0,65 м3;

максимальная глубина копания - 6,8 м;

максимальный радиус копания - 10 м;

максимальная высота выгрузки - 5,3 м;

наибольшая высота выгрузки - 10,5м;

продолжительность рабочего цикла - 23 с.


.5.3 Выбор кранового оборудования

Эффективность монтажа строительных конструкций тесно связана с параметрами применяемых монтажных кранов. Эти параметры должны соответствовать геометрическим характеристикам возводимого сооружения и весу сборных конструкций.

Экскаватор выбираем по весу самого тяжелого монтируемого элемента, высоте крана и вылета стрелы монтажного крана.

Из рисунка 15 видно, что высота подъема крана , м, составляет


,(74)


где-высота здания без перекрытия, м;

-запас по высоте, требуется по условиям безопасности, м;

-высота конструкции в монтажном положении, м;

-высота страповки в рабочем положении, м;

-высота крюка, м.


Рисунок 15 - Схема работы крана


м.

Длина вылета стрелы крана , м, составляет


,(75)


где-ширина ходовой части крана, м;

-расстояние от возводимого сооружения до крана, м;

-ширина возводимого сооружения, м;

м.

Требуемую грузоподъемность, т, вычисляемую по формуле

,(76)


где-вес монтируемого элемента (подкрановая балка), принимаемый 1 т;

-вес захватного приспособления (стропы) равный 0,005 т.

т.

Так как требуемая грузоподъемность - 1,005 т, высота подъема крана 12,2 м, длина вылета стрелы 19 м, то по [22] подбираем монтажный кран на гусеничном ходу марки МКГ25бр.

Технические характеристики:

минимальная грузоподъемность 1,8 т;

минимальная длина стелы 13,5 м;

максимальная высота подъема 15,6 м;

масса 3885 кг;

длина 10,7 м, ширина 2,5 м, высота 3,55 м.

Опасная зона работы крана , м, определяется по формуле


,(76)


где-максимальный вылет стрелы крана, м;

-длина наиболее тяжелого перемещаемого элемента, м;

-отлет груза при падении от точки подвешивания, м, Sn = 1м.

м.


.6 Составление календарного плана производства работ


Основным назначением календарного плана является составление графика процесса строительства, в котором указываются отдельные виды работ и их использователи.

Важнейшими расчетными характеристиками календарного плана являются сроки начала и окончания строительства объекта и выполнения отдельных работ с назначением исполнителей.

Разновидностью календарного планирования является календарный график производства работ на данном объекте. Для составления календарного графика необходимо разработать календарный план. Порядок разработки календарного плана следующий:

) составляется перечень (номенклатура) работ;

) определяются объемы по каждому виду работ;

) выбираются методы производства основных работ и ведущие машины;

) рассчитываются нормативная трудоемкость и машиноемкость;

) рассчитывается состав бригад;

) уточняется техническая последовательность выполняемых работ;

) устанавливается сменность работы;

) определяется расчетная продолжительность отдельных видов работ;

) выявляется возможность совмещения этих работ между собой;

) сравнивается расчетная продолжительность строительства объекта с нормативной;

) при необходимости график корректируют.

Трудоемкость, рассчитывается по формуле


,(77)


гдеV-объем работ;

-норма времени;

,2-продолжительность рабочей смены, ч.

Продолжительность работы , ч, определяется по формуле


,(78)


где N - число рабочих в смену, чел;

n - число смен в сутки.

Разработанный для данного проекта календарный план сводим в таблицу 13.

В состав календарного плана входит календарный график производства работ и график движения рабочей силы, которые представлены на восьмом листе графической части дипломного проекта.


8.7 Строительный генеральный план объекта


Строительный генеральный план - это часть проекта организации строительства, которая предусматривает рациональную организацию стройплощадки, создает детальные решения по организации той части материально-технической базы строительства, которая непосредственно связана с возведением данного объекта.

Организация строительной площадки представляет собой систему организационных, технических и функциональных мероприятий.

При разработке стройгенплана соблюдены основные принципы:

временные здания, сооружения, сети размещены на свободных площадках для возможности эксплуатации их без перебазирования на протяжении всего строительства;

принятые решения отвечают требованиям безопасности ведения работ, производственной санитарии и охране окружающей среды;

Схема движения транспорта и расположения дорог в плане обеспечивают подъезд в зоне действия монтажных и погрузочно-разгрузочных механизмов к складам, бытовым помещениям. Принимаем дорогу с односторонним движением автотранспорта.

Бытовые помещения размещаем вблизи въезда на строительную площадку.

Строительный генеральный план дает детальное решение по организации той части строительного хозяйства площадки, которая непосредственно связанна с возведением данного объекта и охватывает территорию непосредственно примыкающую к нему.

На стройгенплане обозначены места расположения пожарных гидрантов, пожарного щита, направление движения и зоны работы крана.

Потребности строительства во временных зданиях и сооружениях определена для смены с максимальным числом рабочих N = 7 человек.

Для расчета административно-бытовых помещений принято следующее распределение рабочих по категориям

83 % рабочие - 7 человек;

- 11 % ИТР - ? 1 человек;

3 % служащие - ? 1 человек;

1 % МОП и охрана - ? 1 человек.

Итого на смене N = 10 человек.

Затем определяем требуемые площади Sтр, м2, инвентарных зданий санитарно-бытового и административного назначения. Исходными данными служат: распределение рабочих по отдельным категориям, нормативные показатели площади временных помещений на 1 человека, типовые временные здания и унифицированные типовые секции исходя из нормативов площади на одного рабочего, определяется по формуле

Sтр = S?N(79)


гдеS-соответствующий нормативный показатель площади на одного человека, м2 /чел;

N-расчетная численность рабочих данной категории.

Необходимые площади временных зданий определяются в расчете на общее число рабочих, занятых на строительной площадке с учетом санитарной характеристики производственных процессов.

Необходимые площади временных зданий приведены в таблице 12.


Таблица 12 - Ведомость площадей временных административно-бытовых зданий

Наименование временных зданийЧисло человек, пользующихся зданиемНормативная площадь здания, м2/челРасчетная площадь здания, м2Габаритные размеры, мКоличество зданийПрорабская14,004,02,51,61Гардеробная90,908,12,53,41Охрана11,501,51,01,51


СНБНаименование работОбъём работЗатраты труда в чел-дниТреб. машины и мехПродолж. работы в дняхЧисло сменЧисло рабочих в сменуСостав бригадыЕд. изм.Кол-воНаименованиеКоличество1234567891011Е1-21-1Срезка растительного слоя бульдозером1000 м20,300,06Бульдозер ДЗ-171.11121Машинист VI разрядаЕ1-11-2Разработка траншеи под фундамент экскаватором1000 м30,187,64Экскаватор ЭО-4112А1521Машинист VI разрядаЕ1-90-1Зачистка дна траншеи1000 м20,100,12--222Землекопы II р.Е7-1-2Монтаж сборных железобетонных фундаментов100 шт14,6015,4МКГ25бр11627Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р. Машинист VI разрядаЕ22-11-8Монтаж ПЭ трубкм0,32,1МКГ25бр1224Монтажники IV р., Монтажники III р. Машинист VI разрядаЕ8-4-1Устройство гидроизоляции100м20,430,7--223Изолировщики IV р., Изолировщики III р. Изолировщики II р.Е1-21-2Обратная засыпка пазух траншеи1000 м30,160,29Бульдозер ДЗ-171.11121Машинист VI р.Е8-15-2Кладка стен из силикатного камням3394,568,34МКГ25бр12224Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р. Машинист VI разрядаЕ9-55-1Монтаж подкрановых путейт1,201,8МКГ25бр1224Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р. Машинист VI разрядаЕ9-24-5Установка подкрановых балокт1,101,8МКГ25бр1224Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р. Машинист VI разрядаЕ7-13-2Укладка плит перекрытия100 шт1,303,4МКГ25бр1624Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р. Машинист VI разрядаЕ7-3-1Устройство кровли100м20,75,62--224Кровельщики III р. Кровельщики II р.Е4-1-49Устройство бетонного пола1м3117,830,48--424Бетонщики III р. Бетонщики II р.Е6-13-1Установка дверных блоков100м20,75,65--422Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р.Е6-24-3Установка оконных блоков100м21,31,45--422Монтажники IV р., Монтажники III р. Монтажники II р.Е8-1-17Побелка потолков и штукатурка стен100м24,30,34--224Маляры, ШтукатурщикиЕ8-5-14Окрашивание поверхности внутри помещения100м23,240,54-224МалярыЕ8-18-2Внутренние электромонтажные и сантехнические работы100м23,20,89-624Электромонтажники IVр., Электромонтажники IIIр. Сантехник.Е2-11-8Монтаж оборудованияшт1839,10-1424Электромонтажники IVр., Электромонтажники IIр.Е2-12-3Наладка и пуск оборудованияшт189,65-1024Электромонтажники IVр., Электромонтажники IIр.Сдача объекта3Таблица 13- Календарный план производства работ по строительству станции обезжелезивания



8.8 Определение потребности в электроэнергии


Электроэнергия на стройплощадке расходуется в основном на производственные и технологические нужды - электросварку (сварочный трансформатор) - 76 кВт, освещение помещения 30,9 м2, наружное освещение зоны производства земляных и монтажных работ составляет 4850 м2, складские площадки - 20 м, охранное освещение - 10 м2.

Расчетное число прожекторов для освещения строительной площадки в темное время суток n, шт, определяется по формуле


n = ,(80)


гдеm-коэффициент, учитывающий световую отдачу источника света;

Ен-нормативная освещенность горизонтальной поверхности, Ен = 2 лк;

К-коэффициент запаса, К = 1,2;

А-освещаемая площадь, м2;

Рл-мощность лампы, Вт.

n = шт.

Число прожекторов на 1 мачте равно одному. Высоту мачты принимаем конструктивно, равную 15 м. Подключение прожекторов к трансформаторной подстанции производим путем прокладки временных воздушных линий на деревянных опорах. Охранное освещение должно обеспечивать на границах площадки освещенность 0,5 лк с использованием двух прожекторов.


8.9 Проектирование временных дорог и сетей водоснабжения


При проектировании строй генплана для трассирования дорог требуется первоначальная разработка схемы движения транспорта в пределах строй площадки, т.е. должны быть обеспечены подъезды, зоны действия монтажных кранов к складам, бытовым помещениям и т.д.

При этом необходимо максимально использовать существующие и проектируемые к строящемуся сооружению дороги.

На строй площадке необходимо проектировать временные дороги так, чтобы по возможности обеспечить кольцевое движение транспорта избегая тупиков.

Ширина временных дорог при одностороннем движении должна быть 3,5 м, при двухстороннем - 6 м.

Обязательно на строй площадке устраивают места для выгрузки материалов не зависимо от движения машин.

Вода на строительной площадке используется для противопожарных нужд. Для этого устанавливаем пожарный гидрант. Пожарный гидрант присоединяем к сети временного водоснабжения диаметром 100 мм.


.10 Техника безопасности и охрана труда при производстве работ


Состав и содержание решений по технике безопасности в проекте производства работ разработаны в соответствии с требованиями. При производстве работ необходимо предусматривать такую последовательность, чтобы любая из выполняемых работ не являлась источником производственной опасности для одновременно выполняемых или последующих работ.

Сроки и потребность в трудовых ресурсах установлены с учетом обеспечения безопасной последовательности выполнения работ и времени на обеспечение мероприятий по условиям безопасного производства работ (временное крепление элементов строительных конструкций в проектном положении; установка временных защитных ограждений и др.).

На строительной площадке обозначены опасные зоны вблизи мест перемещения грузов подъемно-транспортным оборудованием, строящегося здания или сооружения, а также воздушной линии электропередачи.

На строительном генеральном плане обозначены места размещения санитарно-бытовых помещений, автомобильных и пешеходных дорог, определенные с учетом опасных зон, расположения источников освещения и ограждений территории строительной площадки.

Санитарно-бытовые помещения, автомобильные дороги и проходы для работающих располагаются за пределами опасных зон.

Временные автомобильные дороги, находящиеся в зоне перемещения краном груза обозначены дорожными знаками, предупреждающими о въезде в опасную зону.


УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА» КАФЕДРА «ЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕС

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ