Расчет водоснабжения предприятия

ВВЕДЕНИЕ

Цель курсовой работы – углубление и закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины « Техника и технология отраслей городского хозяйства», развитие практических навыков технических расчётов и умения анализировать технологии и компоновку технологического оборудования систем водоснабжения.

          Водоснабжение – это обеспечение водопотребителей водой в необходимом количестве, требуемого качества и под требуемым напором. К основным задачам водоснабжения можно отнести:

      удовлетворение хозяйственно-питьевых нужд;

      удовлетворение технологических нужд предприятий;

      удовлетворение нужд пожаротушения;

      обеспечение водой всех видов производств;

        Таким образом, вода является необходимым условием жизнедеятельности, а значит, отрасль водоснабжения занимает одно из первых мест в системе городского хозяйства. Предприятия водопроводно-канализационного хозяйства обеспечивают город питьевой водой, занимаются приёмом и отведением сточных вод, эксплуатацией системы и сооружений водопровода и канализации.

Исходные данные:

Население N = 105 тыс. чел.

Мутность М =450 мг/л

Цветность Ц =50 град

Zн =40м

Zб =52м

Zа =40м

Примем  вертикальные (вихревые) смесители в виде цилиндрического(или квадратного) резервуара  с конической ( или пирамидальной формы) нижней частью при угле наклона 30 – 45 ˚. Вниз конуса подводят обрабатываемую воду  со скоростью 1,2 -1,5 м/с и туда же, только с противоположной стороны, через специальные патрубки вводят раствор реагентов. Восходящая скорость движения воды в цилиндрической части смесителя высотой 1,0 -1,5 м  должна быть 30-40 мм/с, благодаря чему частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя осуществляется периферийным лотком со скоростью 0,6 м/с, дырчатыми трубами с затопленными отверстиями или центрально расположенной затопленной воронкой(рис. 4)

          Из смесителя вода подаётся в осветлитель со взвешенным осадком (рис. 5). Обрабатываемая вода, смешанная с реагентами, вводится в осветлитель снизу и равномерно распределяется по площади рабочего коридора. Далее вода движется снизу вверх и проходит через слой ранее сформированного взвешенного осадка, состоящего из массы взвешенных в восходящем потоке хлопьев, которые непрерывно хаотически движутся, но весь слой в целом неподвижен. Проходя через слой взвешенного осадка, вода осветляется в результате контактной коагуляции.

          При пропуске воды через взвешенный слой извлекаемые из неё примеси остаются  в нём, при этом объём слоя не увеличивается, так как предусматривается непрерывное удаление избыточного  осадка из взвешенного слоя в осадкоуплотнитель, где он уплотняется и сбрасывается в водосток. Осветленная вода, прошедшая через слой взвешенного осадка, собирается с помощью сборных желобов или труб и отводится для дальнейшей обработки на фильтры.

          Фильтрование  применяют для осветления воды, т.е. для  задержания  находящихся в воде взвешенных веществ. Фильтрующий материал должен представлять собой пористую среду с весьма малыми порами (примем песок) Выбираем скорые фильтры, скорость их фильтрования от 5,5 до 15 м/ч в зависимости от крупности загрузки. Используем обычные самотечные скорые фильтры в виде прямоугольных в плане железобетонных резервуаров.

На рис. 6 показаны схематически устройство и принцип работы скорого фильтра. Вода поступает на фильтр через карман 3 и желоба 2, проходит через слои песка 1 и гравия 4 и отводится с помощью дренажных устройств 5, расположенных в нижней части фильтра. При промывке фильтр выключается из работы, промывная вода подаётся снизу через дренажные устройства и проходит слои гравия и песка в обратном направлении. Промывная вода отводится через желоба 2. промывка длится 5 – 7 мин.

          Озон для обеззараживания воды получают в озонаторах непосредственно на водоочистной станции. Воздух, поступающий в озонатор, предварительно очищают от пыли, влаги и охлаждают. Озон подают в воду или с помощью эжекторов (эмульсаторов) или через сеть распределительных каналов, укладываемых по дну контактных резервуаров. Продолжительность контакта должна быть около 10 мин. Вода, подаваемая в сеть, не должна содержать озона (опасность коррозии труб и оборудования). В связи с этим воду, обработанную озоном, выдерживают в резервуарах до завершения расходования озона. 

          Из резервуара очищенная вода забирается насосами станции ІІ подъёма и подаётся по водоводам в водопроводную сеть на территорию объекта снабжения.

2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Нормы и режимы водопотребления

Расчетные расходы воды определяют с учётом числа жителей населённого места и норм водопотребления.

Нормой хозяйственно-питьевого водопотребления в населённых местах  называют количество воды в литрах, потребляемой в сутки одним жителем на хозяйственно-питьевые нужды. Норма водопотребления зависит от степени благоустройства зданий и климатических условий (табл. 1).

Таблица 1

Нормы водопотребления

Меньшие значения относятся к районам с холодным климатом, а большие к районам с тёплым климатом.

В течение года и в течение суток вода для хозяйственно-питьевых целей расходуется неравномерно (летом расходуется больше, чем зимой; в дневные часы – больше, чем в ночные).

Расчетный (средний за год) суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в населённом пункте определяют по формуле

Qсут.m = qж Nж / 1000, м3/сут

Qсут.m = 350 * 105000 / 1000 = 36750 м³/сут

где qж – удельное водопотребление (табл. 1); Nж – расчётное число жителей.

Расчётные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления, м3/сут,

Qсут.max = Ксут. max * Qсут.m

Qсут. min = Ксут. min * Qсут.m

Коэффициент суточной неравномерности водопотребления Ксут следует принимать равным

Ксут. max = 1,1-1,3;

Ксут. min = 0,7-0,9.

Большие значения Ксут.max принимают для городов с малым населением, меньшие – для городов с большим населением. Для Ксут. min – наоборот.

Qсут.max = 1,1*36750 = 40425 м³/сут

Qсут. min = 0,9*36750 = 33075 м³/сут

Расчетные часовые расходы воды, м3/ч,

qч max = Kч max * Qсут.max / 24; (3)

qч min = Kч min * Qсут. min / 24.

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определяют из выражений

Kч max = αmax * βmax

Kч min = αmin * βmin

где α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий: αmax = 1,2-1,4; αmin = 0,4-0,6 (меньшие значения для αmax и большие для αmin принимают  для более высокой степени благоустройства зданий); β – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте (βmax = 1,1; βmin = 0,7)

Kч max = 1,2 * 1,1 = 1,32

Kч min = 0,6 * 0,7 = 0,42

qч max = 1,32 * 40425 / 24 = 2223,4 м³/ч

qч min = 0,42 * 33075 / 24 = 578,8 м³/ч

Расходы воды на пожаротушение.

Расходование воды для тушения пожаров производится эпизодически – во время пожаров. Расход воды на наружное пожаротушение (на один пожар) и количество одновременных пожаров в населенном пункте принимают по табл. 3

Таблица 3

Расход воды на наружное пожаротушение

Одновременно рассчитывают расход воды на внутреннее пожаротушение из расчёта две струи по 2,5 л/с на один расчётный пожар.

Расчетную продолжительность тушения пожара принимают равной 3 часам.

Тогда запас воды на пожаротушение

Wп = nп (qп + 2,5 * 2) * 3 * 3600 / 1000, м³

где nп – расчетное число пожаров, в данном случае равное 3, qп – норма расхода воды на один расчетный пожар, равная 40 л/с;

Wп = 3 * (40 + 2,5 * 2) * 3 * 3600 / 1000 = 1458 м³

Часовой расход на пожаротушение

Qп.ч = Wп / 3 = 1458 / 3 = 486 м³

По рассчитанному коэффициенту часовой неравномерности Kч max = 1,32 задаётся вероятный график распределения суточных расходов по часам суток.

По данным таблицы распределения суточных хозяйственно-питьевых расходов по часам суток при разных коэффициентах часовой неравномерности для населённых пунктов, % от суточного расхода строим график суточного водопотребления и совмещаем с этим графиком графики подачи воды насосами І и ІІ подъёма (рис. 1).

                Рис.1. Совмещённый график водопотребления и подачи воды:

                            1-водопотребление

                            2-подача воды насосной станцией І подъёма

                            3-подача воды насосной станцией ІІ подъёма

2.2 Определение объёма баков водонапорных башен и резервуаров чистой воды

Вместимость бака  водонапорной башни может быть определена  с помощью совмещенных графиков водопотребления и работы насосной станции ІІ подъёма. Результаты вычислений помещены в табл. 4, где отражена регулирующая роль бака водонапорной башни.

Таблица 4

Расчёт регулирующей ёмкости бака водонапорной башни, % суточного расхода