Мет. водоотведение. Вода, использованная для нужд населения или промышленности и получившая в результате этого дополнительные примеси, изменившие ее физикохимические свойства, называется сточной водой
 Скачать 267.5 Kb.
|
|
Введение Вода, использованная для нужд населения или промышленности и получившая в результате этого дополнительные примеси, изменившие ее физико-химические свойства, называется сточной водой. При использовании воды в нее вносятся загрязнения в виде физиологических и производственных отбросов органического и минерального происхождения. Присутствующие в сточной воде различные химические соединения, в том числе ядовитые вещества, способны отравить животных и растительный мир водоемов. Накопление сточной воды на поверхности и в глубине почвы, а также в водоемах приводит к загрязнению среды обитания, исключает возможность использования водоемов для хозяйственных целей и часто является источником возникновения инфекционных заболеваний. В зависимости от условий образования и качественного состава примесей сточные воды делятся на бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные и атмосферные (дождевые). Состав и количество загрязнений бытовых сточных вод почти постоянны, в связи с постоянством физиологических процессов человека. Наоборот, производственные сточные воды отличаются разнообразием. Они могут содержать органические, минеральные и смешанные загрязнения, а также ядовитые и вредные вещества. В зависимости от видов производственных процессов и обрабатываемого сырья, количество загрязнений в этих водах резко изменяется. Для атмосферных сточных вод характерна большая неравномерность поступления в канализацию. Атмосферные воды сбрасываются в водоем в основном без очистки. Бытовые воды содержат крупные нерастворенные вещества – остатки пищи, овощей, фекалии, песок, загрязнения органического и минерального происхождения в дисперсном, коллоидном и растворенном состоянии, а также различные патогенные бактерии. Степень загрязненности сточной воды характеризуется количеством примесей, содержащихся в единице объема сточной воды, то есть концентрацией, которая измеряется в мг/л или г/м3 и биохимической потребностью в кислороде, выражаемой в граммах на 1 м3 сточной воды. К производственным сточным водам относятся воды, использованные в процессах производства и загрязненные теми или иными примесями. Атмосферные сточные воды образуются вследствие выпадения осадков в виде дождя или снега, которые сливают загрязнения на территории населенных пунктов или производственных предприятий. Атмосферные сточные воды содержат преимущественно минеральные загрязнения и в меньшем количестве органические. Обеспечение надлежащего санитарного благополучия населенных пунктов и промышленных предприятий возможно только при своевременном отведении с занимаемых ими площадей сточных вод с последующей их надлежащей очисткой и обеззараживанием. Под канализацией принято понимать комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих своевременный сбор сточных вод, образующихся на территории населенных пунктов и промышленных предприятий, быстрое удаление (транспортирование) этих вод за пределы населенных пунктов, а также их очистку, обезвреживание и обеззараживание. Бытовые и многие производственные сточные воды содержат значительное количество органических веществ, способных быстро загнивать и служить питательной средой, обусловливающей возможность массового развития различных микроорганизмов, в том числе патогенных бактерий. Некоторые производственные сточные воды содержат токсические примеси, оказывающие пагубное действие на людей, животных и рыб. Все это представляет серьезную угрозу для населения и требует немедленного удаления сточных вод за пределы жилой зоны и их очистки. Задачи по удалению и ликвидации бытовых отбросов на различных этапах развития общества решались по-разному. Наиболее простыми и удовлетворяющими санитарным требованиям является удаление (отведение) сточных вод по трубопроводам за пределы населенных мест (сплавная система). Такой способ применяется с давних времен. Эти сооружения требовали значительных затрат труда и материалов и обязательного подведения воды, то есть устройства водопроводов. При малой плотности населения (25–50 чел./га) и отсутствии водопровода отбросы удаляли путем устройства выгребов или вывозили их ассенизационным транспортом (вывозная система), частично отбросы использовали на приусадебных участках. При слаборазвитой промышленности сточные воды выпускались непосредственно в водоемы, на берегах которых обычно и строились предприятия, что облегчало снабжение чистой водой и сброс сточных вод. Загрязнение водоемов этими водами воспринималось как неизбежное зло, поскольку методы очистки сточных вод не были разработаны. Одной из важнейших положительных сторон устройства канализации (при одновременной организации надлежащего водоснабжения) является значительное улучшение санитарных условий жизни населения, а также более эффективное использование городских земельных участков, так как при устройстве централизованного водоснабжения и канализации плотность населения и этажность застройки практически не ограничиваются. Устройство канализации в населенных местах является крайне важным фактором градостроительства, позволяющим по-новому решать вопросы планировки и застройки городов. 1 Водохозяйственные расчёты канализируемой территории 1.1 Нормы водоотведения При проектировании системы водоотведения необходимо знать расчётные расходы бытовых сточных вод, которые диктуются заданным числом жителей в канализируемом населённом пункте на конец расчётного периода. Нормы водоотведения зависят от норм водопотребления. Норма водопотребления зависит от характера санитарно-технического оборудования зданий и местных климатических условий. Она учитывает расход воды на хозяйственно-питьевые и бытовые нужды в жилых и общественных зданиях. В настоящее время действующим СНиП II-31-74 предусмотрены среднесуточные расходы на хозяйственно-питьевые нужды на одного жителя. Для районов застройки зданиями, в которых водопользование осуществляется из водоразборных колонок, среднесуточная (за год) норма водопотребления на одного жителя принимается 30-50 л/сутки. Выбор нормы водопотребления в указанных диапазонах производится с учётом природно-климатических условий, мощности источника водоснабжения, этажности застройки, уклада жизни населения и других местных условий. Для определения общего расхода воды в населённом пункте на хозяйственно-питьевые нужды необходимо дополнительно учитывать расходование воды рабочими в период их пребывания на производстве. Если на благоустройство территории населённых пунктов и промышленных предприятий (поливка и мойка покрытий проездов и площадей, поливка зелёных насаждений, газонов и цветников) используется вода из централизованной системы водоснабжения, то необходимо её учитывать по нормам. Число поливок в сутки принимается в зависимости от местных климатических условий. Потребление воды на производственные нужды зависит от характера и объёма производства, а также технологии производства. Различные производственные потребители предъявляют различные требования к нормам водопотребления. Определяются эти нормы на основании технологических расчётов. Они могут быть также приближенно определены по укрупнённым удельным нормам расходования воды на единицу продукции в различных отраслях промышленности. Эти нормы определяются на основании опыта эксплуатации и технологических расчётов. Водоотведение, также как и водопотребление, в разный период различно, в зависимости от сезона года, климатических изменений, дней недели и т.д. Абсолютно ясно, что система водоотведения должна удовлетворять потребности населения в любые сутки, в том числе в сутки наибольшего (максимального) водоотведения. Для этого вводится коэффициент неравномерности, К. Суточная неравномерность потребления воды характеризуется коэффициентами суточной неравномерности Ксут.макс. и Ксут.мин. Максимальный коэффициент суточной неравномерности Ксут.макс. представляет собой отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления Qсут.макс. к среднему суточному расходу за год Q: Ксут.макс. = Qсут.макс. / Q (1.1) Минимальный коэффициент суточной неравномерности Ксут.мин. – это отношение суточного расхода в дни наименьшего водопотребления Qсут.мин. к среднему суточному расходу за год: Ксут.мин. = Qсут.мин. / Q (1.2) Эти коэффициенты, учитывающие уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, принимаются равными: Ксут.макс. = 1,1 ÷ 1,3; Ксут.мин. = 0,7 ÷ 0,9. Они получены в результате анализа неравномерности водопотребления в действующих водопроводах. 1.2 Расход сточных вод по кварталам населённого пункта На хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения средние суточные расходы воды Qср.сут. м3/сут. равны: Qср.сут. = qср. · N, (1.3) где qср. – средний за год расчётный расход воды на одного жителя, принимаемый в соответствии с действующим СНиП II-31-74. qср. = 300 л/сутки (застройка зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с ваннами, с централизованным горячим и холодным водоснабжением); N – расчётное число жителей. Удельный расход Qуд. л/с определяется по формуле: Qуд. = N · q / 86400 (1.4) Максимальный секундный расход Qмаx. л/с определяется по формуле: Qмаx. = N · q · Кобщ. / 86400, (1.5) где Кобщ. – общий коэффициент неравномерности, определяется по табл. 1 приложения. Максимальный секундный расход является основным расчётным расходом, на который должна быть рассчитана система водоснабжения. Расчёт сточных вод по кварталам сводится в таблицу 1.1. Таблица 1.1 - Определение расхода сточных вод населенного пункта по кварталам
1.3 Расчётный расход производственных сточных вод Сточные воды от промышленных предприятий зависят от технологического процесса каждого предприятия и распределяются по часам смены. Определение притока производственных сточных вод по часам суток приводится в таблице 1.2. Таблица 1.2 - Определение притока производственных сточных вод по часам суток
Количество бытовых и душевых сточных вод предприятий определяется по количеству рабочих, занятых на производстве и пользующихся душами в горячих и холодных цехах. В соответствии со СНиП, расходование воды рабочими во время их пребывания на производстве: в цехах со значительным тепловыделением – 45 л; в остальных цехах – 25 л на каждого рабочего в смену. Норма водоотведения от душевых: в цехах со значительным тепловыделением – 60 л; в остальных цехах – 40 л на каждого рабочего или должен быть предусмотрен расход воды из расчёта 500 л/час на одну душевую сетку в течение 45 минут. На первом заводе работают 180 человек в три смены, на втором – 300 человек, так же в три смены. Коэффициент неравномерности принят 3 к 2,5. Расчёт сводится в таблицу 1.3. Общий расход производственных сточных вод определяется по формуле: Qобщ. = Qбыт. + Qдуш. + Qпр., (1.6) где Qбыт. – расход бытовых сточных вод, м3/сут.; Qдуш. – расход душевых сточных вод, м3/сут.; Qпр. – расход производственных сточных вод, м3/сут. Таблица 1.3 - Определение притока бытовых и душевых сточных вод промышленных предприятий
1.4 Сводные данные о водоотведении по посёлку Сводные данные составляются по часам суток при помощи таблиц 1.1, 1.2, 1.3 и сводятся в таблицу 1.4. Таблица 1.4 - Сводные данные о водоотведении по посёлку
2 Выбор водоприёмника и системы канализации 2.1 Водоприёмник Сточные воды после очистки на канализационной станции очистки сбрасываются в водоём. В качестве водоприёмника была выбрана река Архара. Река Архара является левым притоком Амура. Скорость течения воды средняя – 0,06 м/сек. Расход воды в самый неблагоприятный месяц (январь) – 0,85 м3/сек., средняя глубина реки – 0,84 м. Содержание взвешенных веществ – 26,2 мг/л, по БПКго – 2,115 мг/л. Архара начинается на юго-западных склонах Бурейского хребта двумя истоками: Гонгором (122 км) и Харой (67 км). Длина реки с Гонгором – 277 км. Водосбор – 8750 м2. Верхнее и среднее течения проходят в зоне хвойно-широколиственных лесов, нижнее – широколиственных. В верхнем течении местность горная, в среднем – долина расширяется до 10 км, в нижнем течении проходит по заболоченной Архаринской низменности. В широкой пойме много стариц, скорость течения уменьшается. Возможно плавание лодок. Основные притоки: справа – Буган (51 км), Татакан (64 км), слева – Салокачи (54 км), Урин (57 км), Биря (64 км). 2.2 Система канализации Основной этап проектирования канализации – составление схемы канализации, то есть плана канализируемого объекта с нанесёнными на нём элементами канализации (сетями, насосными станциями, очистными сооружениями и др.) При составлении схемы канализации необходимо учитывать ряд факторов: а) конфигурацию и размеры канализируемого объекта; б) мощность и расположение близлежащих водоёмов, которые могут служить местом сброса сточных вод после очистки; в) рельеф местности; г) грунтовые условия; д) экономические и санитарные соображения и др. Большое разнообразие указанных факторов не позволяет применить какие-либо типовые схемы канализации или общие положения их составления. В посёлке выбрана для проектирования централизованная схема. По этой схеме сточные воды всех бассейнов канализирования направляют по одному коллектору на единственную для всего посёлка очистную станцию, которая расположена по течению реки, ниже посёлка. В зависимости от того, как отводятся бытовые, производственные и атмосферные сточные воды, было принято решение запроектировать неполную раздельную систему канализации, которая является промежуточной стадией строительства полной раздельной системы. По этой системе дождевая сеть не устраивается. Отвод атмосферных вод в водоём осуществляется по открытым лоткам, кюветам и канавам. 2.3 Трубы канализации Для канализационной сети могут быть выбраны асбестоцементные, безнапорные трубы, применяемые для устройства самотечных коллекторов, без раструбов, длиной 6 метров (ГОСТ 1839-80). Эти трубы имеют большую пропускную способность по сравнению с металлическими. Они обладают малой теплопроводностью, антикоррозийностью, небольшой массой и имеют сравнительно невысокую стоимость. Существенный их недостаток – плохая сопротивляемость ударам, что требует особой осторожности при перевозке, хранении и укладке. Соединяют асбестоцементные трубы с помощью муфт. Заделывают смоляной пеньковой прядью (канапаткой) и устраивают асфальтовый, асбестоцементный или цементный замок. Стык с асфальтовым замком эластичен, хорошо противостоит химическим воздействиям сточных вод. Асбестоцементные и цементные замки создают значительную жёсткость, поэтому их применяют при укладке труб на надёжное основание. Для уплотнения стыков можно применять также резиновые кольца и кольца из поливинилхлоридной смолы. Практика строительства и эксплуатации трубопровода показала, что, несмотря на ряд преимуществ, соединение асбестоцементных труб на двухбуртных муфтах не обеспечивает требуемой герметичности при давлении более 0,6 мПа. В самоуплотняющихся муфтах (САМ) герметичности стыков соединения достигают в результате первоначального обжатия манжет при монтаже труб и дополнительного уплотнения их муфт за счёт гидравлического давления внутри трубы. 3 Схема водоотведения Трассировка канализационных сетей зависит, в основном, от рельефа местности, грунтовых условий и расположения водоёмов. Проектирование сетей осуществляется в такой последовательности: 1) территорию канализируемого объекта разделяют линиями водоразделов на бассейны канализирования; 2) по пониженным местам трассируют коллекторы бассейнов канализирования; 3) трассируют главные и загородные коллекторы, перехватывая коллекторы бассейнов канализирования в направлении к очистным сооружениям; 4) трассируют уличные сети к коллекторам с таким расчётом, чтобы каждая ветка уличной сети имела минимальную длину. При расчёте сети определяют места расположения насосных станций. Наиболее целесообразно размещать их в тех местах, где отдельные коллекторы, подходящие к насосной станции, имеют одинаковую глубину заложения. Трассировка канализационной сети является важнейшим этапом проектирования канализации, так как от неё зависит стоимость канализации населённого пункта или промышленного предприятия в целом. Ввиду вышесказанного, в посёлке Архара была принята параллельная схема. Коллекторы бассейнов канализирования трассированы параллельно направлению движения воды в реке или под небольшим уклоном к нему, и перехвачены главным коллектором, транспортирующим сточные воды к очистным сооружениям перпендикулярно направлению движения воды в водоёме. Эту схему приняли ещё и из-за резкого падения рельефа местности к водоёму. Она позволяет исключить (в коллекторах бассейна канализирования) повышенной скорости движения, вызывающей разрушение трубопроводов. При проектировании рассмотренной схемы требуется соблюдать следующие общие условия: а) при трассировке канализационных сетей стремятся к тому, чтобы отвести большее количество сточных вод из населённого пункта по трубам и каналам самотёком по кратчайшему направлению, при наименьших глубинах заложения; б) сети и коллекторы, как правило, следует трассировать вне проезжей части с соблюдением нормативных расстояний от фундаментов зданий и сооружений, железных и автомобильных дорог, подземных инженерных коммуникаций и деревьев в соответствии со СНиП II М 1-71; в) по улицам и проездам сеть трассируется параллельно их осям; г) расчётные скорости в главном коллекторе должны, по возможности, возрастать; д) расчётные скорости в бытовых присоединяемых сетях не должны превышать расчётные скорости в соответствующем участке основного коллектора; е) повороты линий и присоединение к ним следует выполнять под углом, равным или меньше 90º; ж) линии канализационной сети следует прокладывать прямолинейно, в местах изменения, уклона линии или диаметра труб, поворотов сети, а также в местах соединения нескольких линий необходимо утраивать колодцы. При проектировании канализации особое внимание уделяют трассированию уличных канализационных сетей. В проекте была принята трассировка по пониженной стороне квартала, то есть уличные сети проложены с пониженных сторон обслуживаемых кварталов. Эту схему используют при значительном падении местности. 4 Гидравлический расчёт канализационного коллектора Гидравлический расчёт сети осуществляется с целью определения диаметров труб, их наполнения во время пропуска расчётного расхода, уклонов, которые необходимо придать трубам для создания в них самоочищающей скорости движения сточных вод, а также красных отметок, то есть отметок лотка в колодцах и их глубины. Эта скорость должна обеспечивать сброс потоком сточных вод взвешенных частиц, находящихся в воде, и при выпадении которых возникает опасность заливания труб и каналов. Для расчёта необходимо определить расходы на отдельных её участках. Эти данные сводятся в таблицу 4.1. Общий расход воды определяется как сумма попутного (от прилегающих кварталов), транзитного (от вышерасположенных участков) и бокового (от примыкающих сбоку участков) расходов воды. Таблица 4.1 - Определение расчётных расходов сточных вод на участках главного коллектора
При построении канализационной сети необходимо правильно назначить глубину её заложения, которую по экономическим соображениям выгодно принимать при возможности наименьшей. Глубина заложения сети определяется из следующих условий: защиты труб от механического повреждения; присоединения канализируемых объектов; предохранение сточных вод в трубах от замерзания; создание необходимых самоочищающих скоростей. Кроме того, следует учитывать возможность механизации земляных работ. Минимальная глубина заложения лотка должна приниматься на 0,3 м ниже максимальной глубины промерзания грунта, но не менее 0,7 м до верха труб, считая от планировочных отметок на защищённых проездах и 1 м – не незащищённых. Максимальная глубина заложения трубопроводов канализационной сети зависит от способа производства работ (открытый или закрытый) и грунтовых условий. При открытом способе производства работ глубина заложения трубопроводов в сухих грунтах не должна превышать 7-8 м, в водонасыщенных – 5-6 м. На территории прохождения коллектора почвы представлены суглинком нормальной влажности, следовательно, максимальная глубина заложения не должна превышать 7-8 м. Начальную глубину заложения трубопровода главного коллектора с учётом присоединения уличной и внутриквартальной сети определяют по формуле: H = h + i (L + l) – (Ζ1 – Ζ2) + ∆d, (4.1) где h – наименьшая глубина заложения канализационных трубопроводов от поверхности земли до его лотка в наиболее удалённом колодце внутриквартальной сети, м; i – уклон трубопровода внутриквартальной сети; (L + l) – длина внутриквартальной канализационной сети от наиболее удалённого колодца до места присоединения её к уличной сети; Ζ1, Ζ2 – отметки поверхности земли соответственно у более удалённого колодца внутриквартальной сети и у места присоединения этой сети к уличной, м; ∆d – разница в диаметрах трубопроводов главного коллектора и уличной сети. Гидравлический расчёт канализационной сети состоит в том, чтобы по известному расходу воды подобрать диаметр труб и придать сети уклон, при котором скорость движения потока была бы достаточной для транспортирования загрязнений, движущихся с потоком. Движение сточных вод по канализационным сетям рассчитывают на неполное заполнение труб сточными водами. Отношение высоты слоя воды (h, м) к диаметру труб (d, мм) называют её наполнением и назначают 0,6 ÷ 0,8 в зависимости от диаметра. Это позволяет создать наиболее выгодные гидравлические условия транспортирования взвешенных веществ, обеспечить вентиляцию сети для удаления образующихся в ней вредных и взрывоопасных газов, а также создать некоторый объёмный резерв в сечении труб для пропуска дополнительного расхода воды, не учитываемого коэффициентами неравномерности поступления сточных вод. Максимальная допустимая скорость движения сточных вод принимается для неметаллических труб – 4 м/с. Минимальная скорость называется самоочищающей, при которой осуществляется полное взвешивание загрязнённых частиц потока (избавление от осадка). Уклон трубопровода должен быть больше минимального. imin. > 1 / d, (4.2) где d – диаметр трубопровода. В трубопроводе бытовой канализационной сети расчётное наполнение рекомендуется принимать в зависимости от диаметра труб: d, мм: 150-300 350-450 500-900 >900 h/d (не более): 0,6 0,7 0,75 0,8 В зависимости от диаметра бытовой канализационной сети принимают следующие значения самоочищающей скорости: d, мм: 150-250 300-400 450-500 600-800 V, м/с: 0,7 0,8 0,9 1 Соединение труб одинакового диаметра при разном расчётном наполнении, а также разного диаметра выполняем по уровню воды. Учитывая вышеизложенное, вводим гидравлический расчёт в таблицу 4.2. Таблица 4.2 – Гидравлический расчет главного коллектора
5 Расчёт необходимой степени очистки сточных вод Поступление (сброс) сточных вод в водоём обусловливается требованиями «Правил охраны поверхностных вод от загрязнений сточными водами». При поступлении в водоём сточных вод, содержащих загрязняющие вещества, качество воды в нём изменяется, поэтому устанавливаются специальные санитарно-химические нормативы в зависимости от категории водоёмов. Все водоёмы разбиты на три категории: для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для санитарно-бытового водопользования (отдых, купание, спорт), рыбохозяйственного назначения. Концентрация поступающих в водоём загрязняющих веществ регламентируется разбавлением и прохождением комплекса химических, физико-химических и биологических процессов превращений и деструкции этих веществ, который называется | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||