Сточные воды и их краткая характеристика

Сточные воды и их краткая характеристика

Сточные воды – это в основном пресные воды с физико-химическими свойствами, измененными в процессе бытовой и производственной деятельности человека.

По происхождению сточные воды бывают бытовые, производственные и атмосферные.

1. Бытовые (хоз.-фекальные) сточные воды – это воды от сантехнических приборов внутри зданий различного назначения.

2. Производственные сточные воды образуются в процессе производства различных товаров, изделий, продуктов, материалов и т. д. от технологического оборудования.

3. Атмосферные сточные воды образуются в процессе выпадения дождей и таяния снега на территории населенных пунктов и промпредприятий.

Основными характеристиками ст. вод являются количество, качество и степень неравномерности ст. вод.

Количество оценивается расходом ст. вод в л/с, м³/с, м³/ч, м³/сут.

Качество характеризуется компонентным составом ст. вод и оценивается концентрацией ингредиентов загрязнений в мг/л, г/м³.

Неравномерность поступления ст. вод в водоотводящие сети объясняется режимом жизни людей, работы общественных и промышленных предприятий и оценивается коэффициентами неравномерности суточным, часовым и общим.

Характеристика бытовых сточных вод

Бытовые ст. воды содержат минеральные и органические загрязнения, которые на-ходятся в растворенном, коллоидном и твердом состоянии. Вещества, задерживаемые на лабораторных бумажных фильтрах, называемые взвешенными веществами (100 – 300 мг/л), это, как правило, смесь органических и минеральных веществ.

Содержание органических веществ ст. вод оценивается двумя обобщенными показателями - БПК и ХПК (мг/л). БПК – биохимическое потребление кислорода; ХПК – химическое потребление кислорода. ХПК > БПК. Если БПК ~ 100 – 400 мг О₂/л; ХПК ~ 150 – 600 мг О₂/л.

Бытовые ст. воды содержат большое количество бактериологических загрязнений. Поэтому эти стоки должны быть очищены. В городах с 1 га в сеть поступает стоков 0, 3 – 2, 0 л/с или 10 000 – 60 000 м³/(год·га). А часовой расход в течение суток может изменяться в 2 – 5 раз по сравнению с минимальным расходом. При этом общий коэффициент неравномерности изменяется:

- максимальный 1, 4 – 2, 5;

- минимальный 0, 4-0, 7.

В течение года суточные расходы изменяются незначительно.

Характеристика ливневых сточных вод

Дождевые воды содержат большое количество твердых минеральных веществ, а также органические загрязнения. БПК ~ 50 – 60 мг/л. Сброс таких вод в водоём может значительно ухудшать их санитарное состояние. Отличительная характеристика –это высокая степень неравномерности поступления ливневых вод в водоотводящие сети во время дождя с 1 га территории поступает 150 – 300 л/с. Это в 150 – 500 раз больше притока бытовых ст. вод. Но при этом годовой расход составляет всего 1500 – 2000 м³/га, т.е. в 6 – 30 раз меньше бытового стока. А в сухую погоду расход равен нулю. Ливневые воды не такие грязные, как бытовые и их не так много, как бытовых, поэтому в некоторых случаях их сбрасывают в водоем без очистки.

Характеристика производственных сточных вод

Производственные ст. воды характеризуются большим разнообразием, как по количеству, так и по качеству и режиму водоотведения. Так, например, ст. воды заводов черной металлургии отличаются большим количеством минеральных примесей ~ 200 – 5 000 мг/л; окалины ~ 0, 3 – 2 г/л; фенолов ~ 0, 7 – 1 г/л; смол и масел ~ 0, 2 – 1, 8 г/л. А в стоках текстильных предприятий содержатся взвешенных веществ 250–400 мг/л, БПК ~ 300 – 350 мг/л, моющих средств 50 – 120 мг/л. Очистка пром. стоков, как правило, необходима.

В населенных пунктах в чистом виде редко встречаются бытовые стоки. Поэтому городские стоки – это смесь бытовых и производственных стоков. Ливневые стоки в настоящее время стараются не объединять с городскими стоками, т. к. это создает проблемы с очисткой стоков, ухудшает санитарное состояние водоемов и значительно увеличивает стоимость водоотводящей сети.

Системы водоотведения

Системы водоотведения – это комплекс инженерных сооружений для приема, транспортирования и очистки ст. воды. Системы водоотведения классифицируются по способу отведения ст. вод различного происхождения – совместному или раздельному.

Системы водоотведения делятся на общесплавную, раздельную и комбинированную. Бывает три раздельных системы: полная раздельная, неполная раздельная и полураздельная. Комбинированная система состоит из любого сочетания известных систем. Исторически комбинировались общесплавная с полной раздельной системой.

Комбинированная система

Складывается исторически, когда в развитие общесплавной системы строят полную раздельную систему, а полную раздельную могут реконструировать или добавлять к ней полураздельную.

Первая методика

1. Формула постоянства расхода

q = Q * v

2. Формула Шези (справедлива для всех сечений труб и коллекторов за счет применения R вместо D)

v = С

3. Коэффициент Шези (формула Павловского Н. Н. справедлива для области вполне шероховатого трения и 0, 1 < R < 3).

С = (R^у)/n.

y = 2, 5 n– 0, 75 R ( n – 0, 1) – 0, 13.

При 0, 1 < R < 1 у ~ 1, 5 n

1 < R < 3 у ~ 1, 3 n

Известна формула Маннинга для определения С, где у = 1/6.

– площадь живого сечения потока;

v – средняя скорость движения воды;

R – гидравлический радиус,

R = /,

(капа) – смоченный периметр сечения коллектора;

i – уклон лотка, равный гидравлическому уклону при равномерном движении, где

I = h_l/l

n – коэффициент шероховатости, зависит от состояния стенок русла n = 0, 012 – 0, 015 для коллекторов и труб и 0, 02 – 0, 03 – для земляного русла.

Вторая методика

1. q = * v

2. Формула Дарси

3. Формула Н. Ф. Федорова ( справедлива для всех трех областей турбулентного

режима)

- коэффициент гидравлического трения;

э – эквивалентная абсолютная шероховатость, зависит от поверхности трубопроводов (материала труб), = 0, 005(полипропилен) – 3, 0(бетонные и ж/б каналы) [Алексеев, Карамзинов, Курганов и др.];

а₂ – коэффициент, учитывающий характер шероховатости труб (зависит от материала труб); а₂ = 20 – 130 [табл. 3.5, Алексеев, Карамзинов, Курганов];

Re – число Рейнольдса

Re = (4R*v)/,

- кинематический коэффициент вязкости.

Обе методики связаны соотношением

С = (8g/)^{0, 5} или С² = 8g/,

с помощью которого формула Дарси превращается в формулу Шези. По первой методике рассчитаны таблицы Лукиных, по второй – таблицы Федорова Н. Ф., Волкова Л. Е. (Гидравлический расчет канализационных сетей. Стройиздат. 1968.)

Для расчёта гидравлического радиуса R и площади живого сечения применяются тригонометрические функции в зависимости от наполнения h/d.

, рад

;

Ширина поверхности воды в трубопроводе:

В = 2d

Местные потери напора – по формуле Вейсбаха

h_м = v²/2g,

где -коэффициент местного сопротивления (приводится в справочной литературе).

Минимальная, самоочищающая или незаиливающая скорость определяется по формуле Н. Ф. Федорова:

V_н = А ,

где А = 1, 44; m = 4, 5 + 0, 5 R с учетом корректировки М. И. Алексеева.

С.В. Яковлев предложил учитывать гидравлическую крупность частиц песка:

V_min = 12, 5U_oR^{0, 2}

В. И. Калицун ввёл в формулу коэффициент Шези, с помощью которого опосредованно учитывается влияние коэффициента шероховатости n.

V_min = U_oC/

М. И. Алексеев предложил самоочищающую (размывающую) скорость находить по формуле:

V_min = 1, 47R^{1, 33у},

для U_o = 0, 095 м/с, n = 0, 014, с учетом скорости размыва осадка, равной гидравлической крупности, увеличенной в 1, 4 раза,

где у – из формулы коэффициента Шези (С =(R^у)/n).

При наполнении h ≥ 0, 6D.

D, мм 200 250 300 350 400 500 600 700 800 1000 1200 1600 2000 3000

V min, м/c 0, 75 0, 79 0, 83 0, 87 0, 9 0, 95 0, 99 1, 03 1, 06 1, 11 1, 16 1, 24 1, 3 1, 41

При наполнении h < 0, 6D минимальные скорости снижаются

h/d 1÷ 0, 6 0, 55 0, 5 0, 45 0, 4 0, 35 0, 3 0, 25 0, 2 0, 15 0, 1

1 0, 99 0, 97 0, 96 0, 95 0, 94 0, 93 0, 9 0, 86 0, 82 0, 76

Полученные минимальные скорости больше, чем сниповские, до Ø 800 и меньше - при больших диаметрах. Однако расхождения незначительные:

D, мм 150-200 300-400 450-500 600-800 900 -1200 1500 > 1500

V min, м/c 0, 7 0, 8 0, 9 1 1, 15 1, 3 1, 5

Минимальные уклоны можно получить из формул Калицуна В. И. и Шези:

i_min=U_o/( Rg).

Если принять U_o = 0, 05 м/с, R для трубы с h /d =0, 5 ( для d до 500 мм), то

i_min = d^-1,

где d в мм.

Обобщенная формула для всех диаметров:

i_min = /d.

d(мм) 500 600-800 1000-2000 1400 1600 2000

1 1, 1 1, 3 1, 5 1, 7 2, 0

Минимальный уклон можно найти по формуле Дарси с минимальной скоростью.

Последовательность гидравлического расчета сети

1. Принимаются: d, i, h/d, n.

2. По h/d определяется R.

3. Определяем у, С, V и q по известным формулам.

4. Если полученный расход не совпадает с расчетным (данным), то изменяется h/d и расчет выполняется заново с п. 2.

5. Если нельзя увеличить h/d – изменяется d или уклон i.

По этой методике составлены программы для расчета на ЭВМ.

Ограничения на параметры потока сточной жидкости

1. Минимальные диаметр и уклон уличной сети:

для хоз. бытовой сети по СНиП – 200 мм. – i = 0, 007 (0, 005)[0, 0059 – по Алексееву М.И.];

для дождевой сети по СНиП – 250 мм.

2. Уклон трубы должен обеспечивать скорость: V ≥ V_min.

3. Максимальная скорость движения воды

для хоз. бытовой сети:

для неметаллических труб V_max = 4 м/c;

для металлических труб V_max = 8 м/c.

для ливневой и общесплавной сетей:

для неметаллических труб V_max = 7 м/c;

для металлических труб V_max = 10 м/c.

По предложению Алексеева М.И., из условия волнообразования при h/d ≤ 0, 6, максим. скорости находятся из неравенства:

Fr_o < Fr_у.

Формула числа Фруда для неустойчивого потока:

={1, 5/(1– 2Rd/(B²))}²;

= v²B/(g),

где В – ширина поверхности воды в коллекторе.

Желательно придерживаться максимальных наполнений, что обеспечивает максимальную пропускную способность труб и отсутствие волновых эффектов, способствующих разрушению трубопроводов.

ЛЕКЦИЯ 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДЯЩЕЙ СЕТИ

Глубина заложения сети

Глубина заложения влияет на стоимость сети. Чем меньше глубина заложения сети, тем меньше ее стоимость.

При строительстве открытым способом (в траншеях) эта глубина колеблется в пределах минимальной и максимальной глубин: h_min ≤ h ≤ h_max.

При строительстве закрытым способом (методом щитовой проходки и т. д.) глубина не ограничивается ( в Санкт–Петербурге h_max = 15 – 75 м).

Минимальная глубина

Назначается с учетом:

1) механической прочности труб;

2) глубины промерзания грунта;

3) присоединения внутриквартальной сети.

1) h_min = 0, 7 + d, м;

2) h_min = h_пр – 0, 3 (0, 5) 0, 7 + d, м;

3) h_min = h_пр – 0, 3 + h + d + z, м.

Максимальная глубина.

Зависит от вида и влажности грунта:

1) в скальных породах: 4 – 5 м;

2) в мокрых плывунах: 5 – 6 м;

3) в сухих нескальных: 7 – 8 м.

В местах максимальной глубины устраивают насосные станции подкачки.

Соединение труб в колодцах

Возможны три способа соединения труб: по верху труб (по шелыгам), по уровням воды и по лоткам труб.

1. Соединения труб по шелыгам. Рекомендуется СНиП (п. 4.7) как основное.

2. Соединение труб по уровням воды. Принимается в случае, если соединение по шелыгам приводит к образованию подпора воды.

Z_к < Z_н или h_в1 > h_в2, где h_в1 = d₁ – h₁, h_в2 = d₂ – h₂

В месте образования подпоров скорости снижаются и возможно отложение осадка – трубы засоряются.

3. Соединение труб по лоткам. Допускается соединение труб по уровням воды принимать как основное, если ставится задача уменьшения глубины заложения сети и сокращение числа насосных станций подкачки. Такое соединение труб может привести к образованию порога ( h). В этом случае соединять трубы надо по лоткам (Z_н = Z_к).

Z_н> Z_к или h₂ < h₁

При резком увеличении уклона земли скорость движения воды в трубах значительно увеличивается, т. е. увеличивается пропускная способность труб. В этом случае тот же расход можно пропустить через трубопровод меньшего диаметра. Допускается уменьшение диаметра на 1 размер сортамента при d до 300 мм и на 2 размера при большем диаметре. В этом случае трубы так же соединяются по лоткам при отсутствии подпора. Иначе – по уровням.

4. Соединение труб с учетом местных сопротивлений

Подпоры воды образуются в результате местных сопротивлений в местах поворота сети в горизонтальной и вертикальной плоскости. В этом случае перепад между уровнями воды должен быть не менее величины местного сопротивления.

4.1. Местное сопротивление на повороте и в присоединении

h_м1 = ,

где - коэффициент местного сопротивления, зависит от угла поворота:

;

a и b – коэффициенты, определяемые по графику [7];

- скорость и наполнение в трубе перед поворотом.

При присоединении притока Q_пр к потоку в основном коллекторе Q_ос под углом 90^°и при Q_пр/Q_сум < 0, 9 коэффициент определяется по формуле:

где - число Фруда для половинного наполнения коллектора;

и скорость и глубина равномерного движения на участке коллектора перед присоединением, соответствующие половинному наполнению;

Q_сум – суммарный расход основного коллектора и притока.

В большинстве случаев h_м = 2 – 6 см. При гидравлическом расчете в курсовом проекте допускается принимать среднюю величину h_м = 4 см. Угол поворота должен быть не меньше 90^°. При повороте с большим перепадом угол не ограничивается.

4.2. Местное сопротивление при переходе с большей скорости на меньшую.

2) при переходе с большего уклона трубы на меньший.

, где = 1.

4.3. Местное сопротивление при повороте и уменьшении скорости.

h_м = h_м1 + h_м2.

Трубы

Трубы бетонные безнапорные (ГОСТ 20054-82) D=100–1000 мм. Бывают раструбные и фальцевые (т. е. с гладкими концами). Могут быть круглые и с плоской подошвой.

Ж/б безнапорные трубы (ГОСТ 6482 – 88 с изменениями) D=400–2400 мм. Раструбные и фальцевые, круглые с плоской подошвой. Бывают двух типов: 1 – нормальной прочности, 2 – повышенной прочности.

Герметизация стыков (1/2, 1/3 длины стыка): смоляная прядь или специальные полисульфидные герметики (например, 51 – УТ – 37А и КБ – 1(ГС – 1)) или резиновые кольца. Замок стыка выполняется из асбестоцементного раствора или асфальтовой мастики.

Таблица 1

Классификация бетонных и ж/б труб в зависимости от профиля гладкого конца труб

Марки труб

Описание труб

бетонные

ж/б

ТБ

РТ

ТБС

РТС

РТБ

ТБФ

РТФ

Трубы цилиндрические фальцевые с герметизацией нерезиновыми герметиками для труб D > 1200 мм

ТБП ТБПС ТБПФ

РТП РТПС РТПБ РТПФ

Трубы раструбные керамические (ГОСТ 282 – 82), труба 15 – 120 ГОСТ 286 – 82.

D 150 – 600 мм. Изготавливаются из пластичных спекающихся тугоплавких огнеупорных

глин с добавлением шамота (обожженной глины в порошкообразном состоянии) путем обжигания 1250 – 1350 º С. Покрывают глазурью для водонепроницаемости и гладкости. Глазурь отсутствует в области стыкового соединения.

Пластмассовые трубы. Делают из гермопластиков: поливинилхлорид (ПВХ) D=200 – 315, полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП) D=110 – 315 мм. Применяют фаолитовые трубы D=32–350 мм, стеклопластиковые (стекловолокнистый полистирол) D=20–300 мм и D=1200–2400 мм. Трубы из ПВХ дешевле труб из ПЭ и ПП. Эти трубы для жидкости до +45 С. Пластмассовые трубы бывают напорные и безнапорные, гладкие и гофрированные. Соединяют их муфтами, раструбами с уплотнением на резиновых кольцах.

6.3. Коллекторы

Коллекторами называют трубопроводы больших диаметров (размеров). Коллекторы могут прокладываться открытым (в траншеях) и закрытым (подземным) способами строительных работ.

Коллекторы в траншеях.

В качестве коллекторов могут использоваться:

а) ж/б трубы большого диаметра на ж/б основании;

б) сборные элементы из ж/б

Перепадные колодцы

Перепадные колодцы предназначены для сопряжения труб, уложенных на разных глубинах. Их применяют в следующих случаях:

1) при присоединении боковых веток к коллекторам или внутриквартальных сетей к уличным коллекторам;

2) при пересечении трубопроводов с инженерными сооружениями и естественными препятствиями;

3) при больших уклонах поверхности земли для исключения превышения максимально допустимой скорости движения сточных вод;

4) при устройстве затопленных выпусков в водоем.

Проектирование перепадных колодцев производится из условия неразрушения несущих конструкций колодцев потоком воды. Конструкция колодца зависит от диаметра трубопровода и высоты перепада.

По высоте перепада колодцы подразделяются на колодцы с малым перепадом (до 6 м) и большим перепадом (более 6 м).

По конструкции перепадные колодцы могут быть подразделены на три типа:

1) шахтного типа (с перепадами и без них);

2) с устройством гидротехнических сооружений (быстротоки, водосливы практического профиля, водобойные колодцы и т. д.);

3) с устройствами гашения энергии:

- при соударении струй воды со стенкой;

- при помощи специальных решеток;

- разделением потока в основании колодца;

- соударением потоков после предварительного их разделения и т. д.

1. На трубах диаметром до 600 мм перепады Н до 0, 5 м делаются без устройства перепадного колодца путем обычного слива в смотровом колодце.

2. При D до 300 мм и Н до 6 м перепад – в виде стояка с тройником сверху и направляющим коленом снизу.

3. При D до 500 мм и Н до 6 м перепад – в виде стояка такого же диаметра с приемной воронкой сверху и водобойным приямком со стальной плитой в основании снизу.

4. При D ≥ 600 мм и Н до 3 м – в виде водослива практического профиля с водобойным колодцем. Энергия потока гасится за счет затопления гидравлического прыжка в водобойном колодце.

5. При перепадах большой высоты применяют колодцы шахтного типа:

а) в виде стояка с водобойным колодцем для гашения энергии потока затопленным гидравлическим прыжком;

б) с многоступенчатыми перепадами, расположенными по высоте в шахматном порядке.

6. Для ливневой сети используют перепадные колодцы в зависимости от высоты перепада.

а) при высоте Н до 1 м – перепад в виде водослива практического профиля;

б) при высоте Н = 1 – 3 м – перепад водобойного типа с одной решеткой из водобойных балок или плит;

в) при Н = 3-4 м – тоже с двумя водобойными решетками.

Дюкер

Дюкер выполняется из стальных труб при пересечении водных преград.

С помощью аварийного выпуска можно промывать дюкер. Диаметр труб рассчитывается на скорость не менее 1 м/c и не менее скорости в подводящем коллекторе. Все нитки рабочие. Одна нитка, при подпоре в мокром колодце, должна пропустить весь расчетный расход. При этом подпор не должен вызывать излив воды из колодца и затопление подвалов зданий.

Дюкеры применяются и при пересечении с авто и железными дорогами, если они расположены в выемках. По конструкции они мало чем отличаются от дюкеров через реки. Трубы прокладывают в футлярах стальных или ж/б или бетонируют. Трубы допускается прокладывать в одну нитку.

Переход

Диаметр футляра, при открытом способе работ, должен быть больше D трубы как минимум на 200 мм. Пространство между стенками футляра и трубой заполняется бетоном.

Футляры устраиваются с противокоррозийной изоляцией и защитой от электрохимической коррозии. Футляры, при бестраншейной проходке, прокладываются прокалыванием, продавливанием или методом горизонтального бурения. Самотечные коллекторы большого поперечного сечения прокладываются в туннелях щитовой или штольневой проходкой.

8.1.3. Эстакада

На эстакадах применяют самотечные трубы: металлические, ж/б, асбестоцементные в утепленном коробе или канале. Перед и после эстакады желательны смотровые колодцы с отключающими устройствами и аварийным выпуском в верхнем колодце. Трубопровод – в одну нитку с диаметром и уклоном предыдущего участка трубопровода. На трубах – ревизии с расстоянием между ними как между линейными колодцами.

8.2. Регулирующие резервуары

Используются для уменьшения расчетного расхода сточных вод. Устраиваются перед трубопроводами большой протяженности, насосными станциями и очистными сооружениями. Их применение сокращает размеры сооружений, капитальных вложений на создание систем водоотведения и затраты на их эксплуатацию.

Целесообразность их применения возрастает с увеличением неравномерности притока сточных вод. Такой режим поступления стоков характерен для всех известных систем водоотведения. Но чаще всего регулирующие резервуары используются в ливневой канализации, общесплавной и полураздельной.

Исследования последних лет дают основание рекомендовать их применение и на бытовых сетях.

Применяются три схемы подключения регулирующих резервуаров в общую схему ливневого водоотведения:

Сливные станции

Прием сточных вод от неканализованных районов осуществляют через сливные станции. Доставка сточных вод на станцию производится ассенизационным транспортом с вакуумной загрузкой.

Сливные станции размещают вблизи канализационного коллектора диаметром не меньше 400 мм на расстоянии не менее 300 м от жилых кварталов и пищевых предприятий. Количество сточных вод сливной станции не должно превышать 20 % от общего расхода (расчетного расхода по коллектору и расхода сливной станции за часы работы сливной станции).

Скорость течения сточных вод в отводном трубопроводе – не менее 0, 7 м/с и не более скорости в принимающем коллекторе. Сливные станции на площадях очистных сооружений не размещают.

Сточная вода от сливной станции не должна содержать крупных механических примесей, песка и БПК_полн свыше 1 000 мг/л. Все оборудование сливной станции располагается, как правило, в одноэтажном здании. Там размещается приемное отделение на два – четыре места для автотранспорта, помещение решеток и песколовок, а также вспомогательные и бытовые помещения.

Для снижения концентрации загрязнений до нормы ст. воду разбавляют водопроводной водой в соотношении 1: 1, т. е. стоков становится в 2 раза больше. Разбавление происходит в несколько этапов: 30 % воды уходит на обмывку транспортных средств брандспойтами в приемном отделении во время разгрузки, 25 % - в сборном канале у приемных воронок через краны, 45 % добавляется в отделение решеток.

Место под строительство сливной станции выбирается с учетом направления господствующих ветров. Размеры земельного участка под сливную станцию зависят от числа приемных мест.

Число приемных мест: до 3–х – не менее 0, 5 га;

от 4 до 6 – не менее 0, 75 га;

от 7 до 10 – не менее 1 га.

Рис. 71. План сливной станции на 4 места 1 – приемное отделение; 2 – отделение с решетками; 3 – отделение с песколовками; 4 – подсобные помещения.

Типовые проекты сливных станций на одного и два приемных места разработаны в 1957 г. Ленинградским отделением Гипрокоммунводоканалом и на два и четыре приемных места – Московским Гипрокоммунстроем.

ЛЕКЦИЯ 9. ПЕРЕКАЧКА СТОЧНЫХ ВОД

9.1. Расположение насосных станций

Самотечный режим движения сточных вод по водоотводящим сетям и очистным сооружениям предполагает наличие как минимум одной насосной станции (главной). При равнинном характере местности и большой площади населенного пункта число насосных станций значительно возрастает. Это обстоятельство объясняется устройством сети открытым способом с ограничением глубины заложения сети в сухих и легких грунтах до 7 – 8 м и мокрых – до 5 – 6 м. В этом случае устраивают станции подкачки. При устройстве зонных схем водоотведения в котловинообразных и похожих на них бассейнах канализования не обойтись без районных станций перекачки сточных вод.

Расположение насосных станций (НС) в схемах водоотведения зависит от многих факторов. Их место на планах определяется уже на первом этапе проектирования при трассировке уличных сетей у коллекторов бассейнов канализования и главных коллекторов. Окончательное количество и места установки насосных станций определяются в процессе гидравлического расчета и уточнения схем трассировки сети.

Насосные станции желательно располагать подальше от жилой застройки, что не всегда удается по местным условиям. Поэтому СНиП [4] допускает расположение НС в пределах жилой застройки на расстоянии не менее 20 м и 30 м при производительности НС до 50 тыс. и более 50 тыс. м³/сут соответственно.

Исходные данные для проектирования

Для подбора насосов и компоновки насосной станции необходимо знать приток сточных вод и напор подачи. Расходы ст. вод определяются по таблице распределения притока по часам суток на первую и вторую очередь строительства. А напор подачи определяется по известной геометрической высоте подъема и потерь напора в трубопроводах напорных и всасывающих, в пределах станции и за ее стенами.

Н_г = Z₀ – Z _н.с.

Z₀ – отметка места, куда подается сточная вода;

Z _н.с. – отметка места откачки ст. вод.

За расчетную отметку откачки (Z_нс) принимают отметки:

- среднего уровня воды в резервуаре, если НС имеет регулирующий резервуар, примерно на 1 м ниже лотка подводящего коллектора;

- уровня воды в подводящем коллекторе из условия принятия глубины приемного резервуара 1, 5 – 2 м для малых и средних станций и 2, 5 м – для больших станций, при минимальном притоке на крупных насосных станциях, когда приемным резервуарам придают форму распределительного канала для размещения в нем всасывающих труб.

За отметку места подачи (Z₀) принимают отметки:

1) верха (шелыги) напорного трубопровода в точке присоединения, если напорный трубопровод присоединяется к приемному колодцу или самотечному коллектору выше горизонта воды в них;

2) максимального расчетного горизонта при подаче под уровень воды;

3) верха трубопровода при прохождении им повышенного участка местности, имеющего отметку земли, выше уровня воды в точке подачи.

Диаметр напорных трубопроводов определяют по скорости:

- 1, 0 – 2, 5 м/с в пределах НС;

- 1, 0 – 1, 5 м/с за ее пределами.

Напор насосной станции:

Н_нс = Н_г + KiL + h₃,

где К – коэффициент, учитывающий потери напора в трубах, расположенных в

НС, равный 1, 05 – 1, 1;

i – гидравлический уклон напорного трубопровода за пределами НС;

L – длина напорного трубопровода, м;

h₃ – запас на излив жидкости из трубопровода, принимается 1 м.

Подбор насосов производится по напору и расходу.

Расчет работы насосных станций заключается в построении совместных характеристик работы насосов и трубопроводов и определении рабочих точек.

К важнейшим исходным материалам относятся геологические данные. На основании этих данных выбирается конструкция подземной части НС и способ производства работ.

Первое направление

1. Механическое удаление иловых отложений производится на участках коллектора с уклонами, не обеспечивающими полный смыв осадка в период максимальных расходов. Остающийся осадок является питательной средой для бактерий, продуцирующих сероводород, углекислый газ и другие газы.

2. Химическая обработка - добавление химических реагентов c целью:

· уменьшения скорости падения рН сточной жидкости (её подщелачивание);

· повышения концентрации растворённого кислорода, исключающего образование сероводорода.

Используют следующие реагенты: хлор, перекись водорода, озон, известь, соли железа и цинка. Чаще используют хлор (10-15 мг/л) и в США - перекись водорода.

Применяют аэрацию сточной жидкости в напорных трубопроводах для прекращения образования сульфидов и, как следствие, прекращения попадания сероводорода в безнапорный коллектор.

3. Гидравлический режим, исключающий газовыделение. Подразумевается:

· создание гидравлического режима сточной жидкости, предотвращающего образование застойных зон. Это - учёт скоростей потока и их взаимного влияния по длине коллектора.

· применение конструкций сооружений, исключающих газовыделение. Имеется ввиду правильный выбор конструкций перепадов и узлов подключения к самотечным коллекторам, особенно после напорных трубопроводов.

Второе направление

Это направление заключается в разработке материалов, стойких к воздействию серной кислоты в коллекторах из железобетонных элементов: мастик на битумной и эпоксидной основе, покрытий, добавок к цементам. Используются материалы: «Кальмотрон» (Россия), «Пенетрон» (США), «Ксайпекс» (Канада).

Подобные материалы уплотняют структуру бетона во всех направлениях, что препятствует проникновению воды и газа в поры бетона.

Третье направление

Третье направление можно осуществить:

· созданием напорного режима движения сточной жидкости на участках интенсивного образования сероводорода. При этом коллектор полностью заполняется водой, что исключает развитие на поверхности свода тионовых бактерий, способствующих образованию серной кислоты;

· снижением концентрации сероводорода в воздухе коллектора до величины, при которой прекращается газовая коррозия (10 мг/м³). Такой эффект достигается нагнетанием в коллектор свежего и удалением загрязнённого воздуха.

Организованный воздухообмен позволяет снизить влажность атмосферы коллектора и увеличить концентрацию кислорода воздуха, что препятствует появлению серобактерий, тионовых бактерий, улучшает условия эксплуатации (меньше газов, меньше запахов).

Разбавление газов воздухом производится за счёт естественной вентиляции или принудительной (вентиляторы, перепады).

Список литературы

1. С. В. Яковлев, Ю. В. Воронов. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Издательство Ассоциация строительных ВУЗов. 2002 г.

2. Водоотведение и очистка сточных вод. С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, В. И. Калицун. М.: Стройиздат, 1996 г.

3. С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, А. И. Жуков, С. К. Калабанов. Канализация. М.: Стройиздат, 1975 г.

4. СНИП 2. 04. 03 – 85. Канализация. Наружные сети и сооружения.

5. В. В. Сбоева, Г. Т. Амбросова, О. В. Быковский, О. П. Цветкова. Новосибирск, НГАСУ, 1999 г. Методические указания к курсовому проекту “Канализационные сети города”.

6. Лукиных А. А., Лукиных Н. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н. Н. Павловского. М.: Стройиздат, 1987.

7. Гидравлический расчет сетей водоотведения. М. И. Алексеев, Ф. В. Кармазинов, А. М. Курганов. Часть I и II. Издательство Санкт – Петербургского гос. арх. – строит. университета, 1997 г.

8. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.

9. СП 40-102-2000. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование и монтаж трубопроводов систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов.

10. Добромыслов Я.А., Санкова Н.В. Пластмассовые трубы и современные технологии для строительства и ремонта трубопроводов. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем канализации из пластмассовых труб для зданий и микрорайонов. Рекомендации. Под ред. В.С. Ромейко. М.: «Издательство ВНИИМП», 2002.

11. Пластмассовые трубы и современные технологии для строительства и ремонта трубопроводов. Трубы и детали трубопроводов из полимерных материалов. Справочные материалы. Под ред. В.С. Ромейко. Изд. 2-е переработанное и дополненное. М.: ТОО «Издательство ВНИИМП», 2003.

12. Пластмассовые трубы и современные технологии для строительства и ремонта трубопроводов. Проектирование пластмассовых трубопроводов. Справочные материалы. Под ред. В.С. Ромейко. М.: ТОО «Издательство ВНИИМП», 2003.

13. Добромыслов Я.А. Таблицы для гидравлических расчётов трубопроводов из полимерных материалов. Том 1 «Напорные трубопроводы». Пособие к СНиП 2.04.01-85*; СНиП 2.04.02-84*; СНиП 2.04.05-91*; СП 40-101-96; СП 40-102-2000; СП 40-103-98; СП 41-102-98. М.: «Издательство ВНИИМП», 2004.

14. Добромыслов Я.А. Таблицы для гидравлических расчётов трубопроводов из полимерных материалов. Том 2 «Безнапорные трубопроводы». Пособие к СНиП 2.04.01-85*; СНиП 2.04.02-84*; СНиП 2.04.03-85; СП 40-107-2003. М.: «Издательство ВНИИМП», 2004.

15. В.М. Васильев. К вопросу о надёжности канализационных коллекторов глубокого заложения. Ж. «Подземное пространство мира». № 5-6, 1993.

Сточные воды и их краткая характеристика

По происхождению сточные воды бывают бытовые, производственные и атмосферные.

Основными характеристиками ст. вод являются количество, качество и степень неравномерности ст. вод.

Количество оценивается расходом ст. вод в л/с, м³/с, м³/ч, м³/сут.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒