Розрахунок каналізаційної мережі

Размещено на http://allbest.ru

ВСТУП

стічний вода гідравлічний водовідведення

Комплекс інженерних споруд і санітарних заходів, призначених для збору стічних вод в місці утворення, відведення їх за межі обслуговуваного об'єкта, очищення, знешкодження і знезараження стічних вод і утворюваних осадів, випуску очищених стічних вод у водоймища, називається водовідвідною системою або каналізацією.

Система каналізації складається з внутрішніх каналізаційних пристроїв призначених для прийому стічних вод в місці утворення і відведення їх за межі будівлі і відвідних труб, стояків і випусків. Пристрої складаються з приймачів - санітарних приладів (раковин, умивальників, ванн та ін.).

Кожний з приймачів забезпечений гідравлічним затвором (сифоном), що оберігає приміщення від попадання в них газів з каналізаційної мережі. Стояки встановлюють в опалювальних приміщеннях, пропускають через горищне приміщення і виводять вище дахів, що створює в каналізаційній мережі умови для обміну повітря, тобто її вентиляцію;

Зовнішня каналізаційна мережа - це розгалужена мережа труб, каналів, що збирають і відводять стічні води самопливом до насосної станції або до очисних споруд. Залежно від призначення, місця укладання і розмірів зовнішню каналізаційну мережу називають внутрішньо-дворовою, внутрішньо-квартальною або вуличною.

Частина каналізованої території, яка обмежена вододілами, тобто найвищими за відмітками землі лініями, від яких рельєф місцевості знижується всередину цієї території, має назву басейну каналізування. Басейнами є і райони з пониженням рельєфу до однієї із своїх меж (до водоймища, яру). У межах кожного басейну вулична каналізаційна мережа об'єднується одним або декількома колекторами, які відводять стічні води за межі басейну.

Колектором називають ділянку каналізаційної мережі, що приймає стічні води з двох або декількох вуличних ліній.

Стічні води, якщо дозволяє рельєф місцевості, передають на очисну станцію (далі ОС) самопливом. При великих заглибленнях колекторів у знижених місцях влаштовують насосні станції (далі НС) для підйому стічних вод на вищі відмітки, звідки вони самопливом надходять на ОС.

Споруди для очищення стічних вод і обробки осаду призначені для виділення з поступаючих стічних вод забруднень, що містяться в них. Очисні споруди каналізації розташовують нижче за течією річки відносно обслуговуваного об'єкта на деякій відстані від забудови (не менше 300 метрів).

ВИХІДНІ ДАНІ

Кільк. населення

Норма водовідвед.

Характеристики виробництва

N1

N2

N3

n1

n2

n3

назва

потужн.

од. вим.

кількість робочих

норма

250

850

1370

130

190

310

Напів-фабрикати плодові

19,5

Т

7

6

13

Суспільний сектор

Ком. госп. сектор

назва

користувачів

норма

назва

користувачів

норма

школа

25

15

Баня

137

226

1.ВИЗНАЧЕННЯ РОЗРАХУНКОВИХ ВИТРАТ СТІЧНИХ ВОД

Розрахунковою витратою стічних вод називається максимальна витрата, на яку розраховують водовідвідну мережу і очисні споруди [1].

Для розрахунку споруд визначають середні і максимальні добові, годинні і секундні витрати.

Загальний об'єм стічної рідини визначають на підставі обліку норми водовідведення на одного жителя, а у виробництві - норми води на випуск одиниці продукції.

У загальну витрату стічних вод сільського населеного пункту входять:

стічні води від житлової забудови;

стічні води від суспільних будинків і комунальних підприємств;

стічні води від промислових підприємств.

1.1 Витрати побутових стічних вод населених пунктів, житлових і суспільних будинків

Обчислення витрат побутових стічних вод населених пунктів, житлових і суспільних будинків ведуть по наведеним нижче формулам [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7].

1. Середні витрати:

- добова, м³/добу

, (1.1)

де - розрахункове число жителів; - норми водовідведення, л, на одного жителя, які приймаються залежно від ступеня благоустрою районів житлової забудови.

- годинна, м³/год

, (1.2)

- секундна, л/с

, (1.3)

2. Максимальні витрати:

- добова, м³/доб

, (1.4)

де - коефіцієнт добової нерівномірності, приймають рівним 1,1 - 1,3.

- годинна, м³/год

, (1.5)

- секундна, л/с

, (1.6)

де - загальний коефіцієнт нерівномірності припливу стічних вод приймають за табл. 2.1 [1] залежно від середньої секундної витрати стічних вод.

Зосереджену середньодобову витрату від суспільно-побутових будівель визначають за формулою

, (1.7)

де , …- норма витрати води, л, відповідно на один відвідувача, на 1 кг сухої білизни тощо; - відповідно середньодобове число відвідувачів, кг сухої білизни тощо.

За вихідними даними проведемо розрахунок середніх і максимальних витрат для населеного пункту.

1. Середні витрати для житлових, суспільних будинків:

Добові, м³/добу

м³/добу,

м³/добу,

м³/добу,

м³/добу,

м³/добу.

Годинні, м³/год

м³/год,

м³/год,

м³/год,

м³/год,

м³/год.

Секундні, л/с

л/с,

л/с,

л/с,

л/с,

л/с.

2. Максимальні витрати:

Добові, м³/добу

м³/добу,

м³/добу,

м³/добу,

м³/добу,

м³/добу.

Секундні, л/с

л/с,

л/с,

л/с,

л/с,

л/с.

Тоді максимальна секундна витрата буде рівною:

л/с.

Годинні, м³/год

м³/год,

м³/год,

м³/год,

м³/год,

м³/год.

3.Визначимо зосереджену середньодобову витрату від суспільно-побутових будівель:

м³/добу.

1.2 Витрати стічних вод від виробничих підрозділів

Розрахункові витрати стічних вод підприємств складаються з господарсько-побутових, душових і виробничих. Питоме водовідведення побутових вод промислових підприємств визначають за формулами [8, 9, 10].

, (1.8)

, (1.9)

, (1.10)

де: , - число працюючих у добу при нормі водовідведення відповідно 25 і 45 л на одну людину; - число працюючих у зміну з максимальним числом робітників при нормі водовідведення відповідно 25 і 45 л на одну людину (табл. 2.2) [1];

- коефіцієнт годинної нерівномірності водовідведення;

- кількість годин у зміні (8 годин).

м³/добу,

м³/год,

л/с.

Витрати стічних вод від душових для працюючих визнач. за формулами, м³/доб

, (1.11)

, (1.12)

де , - число працюючих у добу, що користуються душем з витратою 40 і 60 л води на 1 людину; , - число працюючих у зміну з максимальним числом робітників, що користуються душем при нормі 40 і 60 л води на 1 людину.

Тривалість користування душем становить 45 хвилин після закінчення зміни.

м³/добу,

л/с.

Розрахункові витрати виробничих вод , м³/доб, м³/год, л/с, визначають за формулами:

, (1.13)

, (1.14)

, (1.15)

де , - кількість продукції, що випускається за добу і за зміну з максимальним виробітком; - норма водовідведення на одиницю продукції.

м³/добу,

м³/год,

л/с.

Загальна витрата від виробництва:

л/с.

Визначаємо загальну максимальну розрахункову витрату, яка буде надходити на очисну станцію:

л/с.

1.3 Режим надходження стічних вод

Режим надходження стічних вод на очисні споруди визначають шляхом побудови сумарного графіка припливу витрати від населення і підприємств даного населеного пункту. Крім цього ці дані необхідні при розрахунку об'єму прийомного резервуару насосної станції та визначення режиму роботи насосів.

Орієнтовно приплив стічних вод за годинами доби від житлової забудови можна визначити за даними табл.2.3 [1].

Розподіл побутових стічних вод від промислових підприємств по годинах зміни наведено в табл.2.4. [1]. Приймаємо, що витрата стічних вод від виробництва є постійною протягом всієї зміни, тобто 12,5 % кожну годину зміни (при зміні, рівній 8 годинам).

Розподіл середньодобової витрати стічних вод за годинами доби від житлової забудови, суспільних будинків, промислових підприємств наведений в таблиці 1.1.

На підставі таблиці 1.1 побудуємо ступінчастий графік припливу стічних вод на очисні споруди (рис 1.1).

Таблиця 1.1 Сумарна таблиця припливу стічних вод від населеного пункту, суспільних будинків і промислових підприємств

Години доби	Від житлової забудови	Комунально господарські будівлі (підприєм-ства)	Суспільні будівлі	Води від промислових підприємств	Сум. витр.
				побутові	виробничі	душо-ві
	%	м3	%	м3	%	м3	%	м3	%	м3	м3	м3
0-1	1,0	6,19	12,5	0,05	12,5	3,87	12,5	0,04	12,5	31,69	0,07	41,90
1-2	1,0	6,19	6,2	0,02	6,2	1,92	6,2	0,02	12,5	31,69	0,07	39,90
2-3	1,0	6,19	6,2	0,02	6,2	1,92	6,2	0,02	12,5	31,69	0,07	39,90
3-4	1,0	6,19	6,2	0,02	6,2	1,92	6,2	0,02	12,5	31,69	0,07	39,90
4-5	2,8	17,3	18,8	0,07	18,8	5,82	18,8	0,06	12,5	31,69	0,07	55,03
5-6	5,6	34,6	6,3	0,02	6,3	1,95	6,3	0,02	12,5	31,69	0,07	68,39
6-7	5,0	30,9	6,3	0,02	6,3	1,95	6,3	0,02	12,5	31,69	0,07	64,68
7-8	8,0	49,5	37,5	0,14	37,5	11,6	37,5	0,12	12,5	31,69	0,07	93,12
8-9	8,1	50,1										50,11
9-10	7,0	43,3										43,31
10-11	7,0	43,3										43,31
11-12	5,3	32,7										32,79
12-13	5,0	30,9										30,94
13-14	4,2	25,9										25,99
14-15	5,0	30,9										30,94
15-16	6,1	37,7										37,74
16-17	6,4	39,6										39,60
17-18	5,5	34,0										34,03
18-19	4,8	29,7										29,70
19-20	4,8	29,7										29,70
20-21	1,8	11,1										11,14
21-22	1,3	8,04										8,04
22-23	1,3	8,04										8,04
23-24	1,0	6,19										6,19
Разом	100	618	100	0,3	100	30,9	100	0,33	100	253,5	0,52	904,3

2. ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК МЕРЕЖІ НЕПОВНОЇ РОЗДІЛЬНОЇ СИСТЕМИ ВОДОВІДВЕДЕННЯ

Гідравлічний розрахунок виконують на безмасштабній схемі. Для цього виконують наступні дії:

- розбивають на басейни каналізування;

- проводять трасування водовідвідної мережі;

- показують місця з'єднання трубопроводів вузловими точками;

- визначають глибини закладення трубопроводів;

- визначають середньо-секундні та максимально-секундні витрати на ділянці мережі.

При цьому необхідно проектувати водовідвідну систему таким чином, щоб вона була самопливною, тому вона не повинна містити замкнутих ділянок трубопроводів (кілець). Також для економії на роботах пов'язаних з риттям траншей необхідно притримуватися мінімальної глибини залягання трубопроводу.

2.1 Визначення глибини закладання трубопроводів

Від глибини закладення трубопроводів істотно залежать вартість і терміни будівництва водовідвідної мережі. У зв'язку з цим її призначають по можливості мінімальною з урахуванням наступних умов:

- запобігання замерзання стічних вод у трубах;

- захисту труб від механічного ушкодження;

- можливості приєднання до вуличної мережі внутрішньо-квартальних мереж.

Температура стічних вод навіть у самий холодний час року не опускається нижче 7°С, тому водовідвідні трубопроводи можна прокладати на глибині меншій ніж глибина проникнення нульових температур в ґрунт. Найменшу глибину закладення водовідвідних трубопроводів приймають за досвідом експлуатації мереж в аналогічних умовах. При відсутності даних з експлуатації мінімальну глибину закладання лотка трубопроводу допускається приймати: для труб діаметром до 500 мм на 0,3 м; а для труб більшого діаметру - на 0,5 м менше максимальної глибини проникнення в грунт нульової температури.

Мінімальну глибину закладання трубопроводу можна знайти за наступною формулою:

, (2.1)

де: -глибина проникнення нульових температур, м; d-діаметр лотка каналізації, м.

Для селища Ляшківка мінімальна глибина залягання трубопроводу дорівнює

м.

Глибина закладення трубопроводів повинна виключати можливість руйнування труб тимчасовими динамічними навантаженнями від транспорту. Статичні розрахунки показують, що для пластмасових, керамічних або азбестоцементних труб дія тимчасових навантажень від транспорту небезпечна при глибині закладення від поверхні землі до верха труб менше 0,7 м. При необхідності укладання труб на меншій глибині треба застосовувати труби з більш міцного матеріалу.

Найбільша глибина закладення трубопроводів каналізаційної мережі залежить від способу проведення робіт (відкритий або закритий) і ґрунтових умов. При відкритому способі проведення робіт глибина закладення трубопроводів у сухих ґрунтах не повинна перевищувати 7 - 8 м, а в мокрих ґрунтах 5 - 6 м. При закритих способах проведення робіт (щитовій проходці, тощо) глибина закладення трубопроводів не обмежується. Однак вартість будівництва трубопроводів закритими способами навіть із застосуванням сучасних прийомів проведення робіт велика, тому глибину закладення мережі варто обмежувати.

При заглибленні колектора понад 7-8 м на трасі необхідно проектують насосну станцію перекачування.

2.2 Визначення розрахункових середньосекундних і максимальносекундних витрат на ділянках мережі

Розміри і параметри роботи самопливних трубопроводів визначаються на підставі розрахункових витрат стічних вод, рельєфу місцевості та інших умов проектування. Відомі два методи визначення розрахункових витрат стічних вод: за площею і за питомою витратою на одиницю довжини трубопроводу. Дана робота розраховується за допомогою другого методу.

Після трасування мережі і призначення початкової глибини закладення труб визначають витрати стічних вод на розрахункових ділянках каналізаційної мережі.

У розрахункових вузлах виписують їх номери і відмітки поверхні землі, а між ними - довжини ділянок, ухили поверхні землі і розрахункові витрати стічних вод.

Гідравлічний розрахунок водовідвідних самопливних трубопроводів ведуть на розрахункову максимальну секундну витрату стічних вод.

Максимальну секундну витрату від населення на розрахункових ділянках мережі визначають, як суму середньо-секундних витрат помножену на загальний коефіцієнт нерівномірності (). Середню секундну витрату () для кожної ділянки визначають, як суму наступних витрат: шляхова (), транзитна (), бокова ().

Схема населеного пункту розділяється на три частини - типи споживачів, для кожної з яких визначаємо питому витрату по довжині трубопроводу, л/(см) за формулою:

, (2.2)

де - середньо-секундна витрата стічних вод від житлової забудови з відповідною нормою водовідведення, л/с;

- довжина водовідвідного трубопроводу, м., тоді

, (2.3)

де - довжина розрахункової ділянки мережі, м,

л/(см),

л/(см),

л/(см).

Результат розрахунків витрат на ділянці мережі заносимо в таблицю 2.1.

Після розрахунку витрат на ділянках мережі продовжуємо проводити гідравлічний розрахунок, що полягає у визначенні діаметра труби, похила поверхні землі, підбір похила трубопроводів, швидкостей і наповнення трубопроводів при відповідних витратах.

При витратах на ділянках мережі менше 10 л/с, особливо при плоскому або слабо вираженому рельєфі місцевості, звичайно не вдається забезпечити транспортуючу здатність потоку, внаслідок низького наповнення труб. Такі ділянки мережі прокладають із мінімальними ухилами. Їх вважають без розрахунковими. Вони влаштовуються із труб діаметром 150-200мм. При їхньому розрахунку наповнення і швидкість не визначають, а похили труб приймають: для Ш 150мм не менше 0,009 (при відповідних обґрунтуваннях допускається приймати 0,007), а для Ш 200мм - 0,007 (при обґрунтуванні - 0,005) [1].

Ділянки мережі з витратами 10 л/с і більше розраховують у такій послідовності:

а) за таблицями Лукіних підбирають такий діаметр трубопроводу, що пропускає розрахункову витрату при похилі, рівному похилу поверхні землі;

б) отримані за таблицями фактичні швидкість, наповнення і похил порівнюють із нормативними для прийнятого діаметра.

При гідравлічних розрахунках вуличних мереж вважають, що розрахункова швидкість руху води повинна увесь час збільшуватися, однак при переході профілю мережі з більшого похилу на менший вона може зменшуватись. Це призводить до додаткових експлуатаційних витрат з очищення мережі. Тому з метою унеможливлення підпору в ділянці з меншою швидкістю на її початку влаштовують перепадний колодязь, тобто знижують рівень води.

2.3 Споруди на водовідвідній мережі

З'єднання труб в колодязі по висоті приймають у відповідності з відмітками рівня води, не допускаючи підпору в вище розміщених ділянках мережі. При цьому в усіх випадках дно лотка під'єднувальних труб не повинне бути нижче лотка відвідної труби.

Висоту робочої частини колодязів (від полки до покриття) приймають 1800мм. При висоті робочої частини колодязів меншій від 1200мм ширину їх допускається приймати рівною 1+0,3м, але не меншою від 1000мм.

Горловини колодязів на мережах каналізації приймають діаметром 700мм.

Установку люків слід передбачати: в одному рівні з поверхнею проїжджої частини доріг при досконалому покритті; на 50-70мм вище поверхні землі в зеленій зоні і на 200мм вище поверхні землі в незабудованому районі.

При наявності ґрунтових вод з розрахунковим рівнем вище дна колодязя необхідно передбачати гідроізоляцію дна і стін колодязя на 0,5м вище рівня ґрунтових вод.

На каналізаційній мережі для зменшення глибини її закладання, дотримання розрахункових значень швидкості течії води, при затопленому випуску застосовують перепадні колодязі. На трубопроводах діаметром до 600мм перепади висотою до 0,5м виконують у вигляді злива в оглядовому колодязі.

Випуски у водні об'єкти розміщують в місцях з підвищеною турбулентністю потоку, влаштовуючи при цьому берегові, руслові чи розсіюючи випуски.

2.4 Розрахунок насосних станцій на гідравлічній мережі

Каналізаційна насосна станція призначена для перекачування стічних вод по напірному трубопроводі у випадках коли це неможливо самопливно.

Розглянемо, як влаштовані побутові каналізаційні насосні станції:

* КНС можуть бути горизонтальними або вертикальними.

* Горловина резервуара обов'язково обладнана кришкою, яка може бути зроблена з полімерного матеріалу або нержавіючої сталі.

* Під люком встановлюється решітка, що захищає від потрапляння всередину КНС різних сторонніх предметів.

* Усередині ємності КНС - трубопровід, по якому рухаються стоки.

* Водобійні стінка, розташована навпроти колектора, перешкоджає завихрінь надмірно потужного потоку води.

* Спеціальний кошик вловлює великий сміття.

* Пристрій каналізаційної насосної станції включає в себе майданчик і одну або кілька сходів, призначених для обслуговування обладнання.

* Трубопровід до напірної системі під'єднується через патрубки, виведені через бічні стіни ємності.

* Спеціальний відбійник, змонтований близько вхідного колектора, забезпечує рівномірне надходження стічної води в резервуар.

* Різні фірмові заглибні насоси, якими обладнується та чи інша насосна станція - Grundfos, Fligt, ABS, Wilo та ін - розрізняючи по потужності і продуктивності, виконують однакову функцію з перекачування стічних вод.

З урахуванням глибини закладання каналізаційної насосної станції обираємо мокру камеру з вертикальним закладанням.

Розрахунок КНС проводиться у наступній послідовності:

1. Визначення максимальної секундної витрати, яку можна взяти з попередніх розрахунків, довжини напірного трубопроводу, відмітки лотка по якому будуть приходити стічні води, відмітку приймаючої технологічної споруди на яку, подаватимуться стічні води під напором яка:

- для НС1 у точці 34

л/с;

L=0,550 км;

=68,39 м;

=76,10 м;

- для НС2 у точці 74

л/с;

L=1,485 км;

=67,08 м;

=74,50 м;

2. Визначаємо об'єм приймаючого резервуара із урахуванням періоду надходження стічних вод. Розрахунок ведемо за наступною формулою:

, м³ (2.4)

 Q - максимальна секундна витрата, л/с; t - час, що зарегулює витрату для сталої роботи насосної установки ( t=5….7 хв.), с.

Приймаємо t=7 хв. І підставивши маємо:

- для НС1 у точці 34

м³;

- для НС2 у точці 74

м³.

3. Виходячи з об'єму приймального резервуара визначаємо висоту (h) (див.рис2.2і 2,3):

h=W/, м (2.5)

де: r - радіус приймального резервуара , м.

Діаметр для першого приймального резервуара (НС1) приймаємо D=1,5 м, а для другого(НС2) - D=3,0 м, тож маємо:

- для НС1 у точці 34

м;

- для НС2 у точці 74

м;

4. Для того щоб підібрати насос визначаємо напір, що забезпечить подачу стічної води з приймального резервуара. Напір знаходимо за наступною формулою:

, м, (2.6)

де: - загальні втрати напору по напірному трубопроводі, м; - вільий напір (від 1…5 м), м; - геодезичне перевищення, м.

Для знаходження загальних втрат напору потрібно скористатися наступною формулою:

, (2.7)

де: - втрати напору по довжині, м; k - коефіцієнт, який залежить від довжини ділянки напірного трубопровода ( ).

, м, (2.8)

де: - втрати напору у залежності від діаметру та матеріалу труб приймається в залежності від витрати за таблицями Шевільова [2], L - довжина ділянки, км.

- для НС1 у точці 34 з урахуванням того, що труби будуть з пластмаси

м;

м;

- для НС2 у точці 74 з урахуванням того, що труби будуть чавунними

м;

м.

Також виписуємо з таблиць Шевільова діаметр (мм), швидкість руху води (м/с), які складають:

- для НС1 у точці 34

мм;

м/с;

- для НС2 у точці 74

мм;

м/с;

Всі ці характеристики заносимо на схему до гідравлічного розрахунку каналізації і позначаємо на трубопроводі.

Знаходимо геодезичне перевищення:

, м, (2.9)

де: - відмітка дна насосної станції, м - знаходиться за наступним виразом:

, м; (2.10)

- для НС1 у точці 34

м;

м;

- для НС2 у точці 74

м;

м;

Знаходимо напір, що повинен забезпечувати насос і для цього приймаємо наступний вільний напір: НС1 - м, НС2 - м:

- для НС1 у точці 34

м;

- для НС2 у точці 74

м;

5. З урахуванням напору і витрати підбираємо насос:

- для НС1 у точці 34 з витратою - л/с і напором Н=24,0 м обираємо наступний насос: «Grundfos DW 100.66.(A)3»;

- для НС2 у точці 74 з витратою - л/с і напором Н=52,0 м обираємо наступний насос: «Grundfos DW 100.200.(А)3.Н» у двох кількостях оскільки, що забезпечать відповідний напір і сумарну необхідну витрату.

З урахуванням того, що на другій НС потрібно створити більший клас надійності встановлюємо одночасно три таких насоси де один із них призначений для заміни роботи одного з основних насосів у разі поломки.

Схеми КНС наведені на рис. - 2.2 і рис. - 2.3.

Рис. 2.2 - Схема насосної станції КНС у точці 34

Рис. 2.3 - Схема насосної станції КНС2 у точці 74

ВИСНОВКИ

По проведеним розрахункам була розраховано:

- Максимальні секундні витрати, що надходитимуть на очисну станці;

- Складена і розрахована гідравлічна мережа каналізації;

- Були запроектовані і розраховані дві насосні станції перекачки стічних вод. Розрахунки приведені у розділі 2.4;

- Із урахуванням економічних витрат даний проект не рекомендований до розробки в дійсності, оскільки для такого селищя, без перспектив його розвитку, застосування такого інженерного проекту не вигідне.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Методичні рекомендації до виконання розрахунково-графічної роботи "Гідравлічний розрахунок водовідвідної мережі в населеному пункті" з дисципліни "Водопостачання та водовідведення" / Дніпропетровський державний аграрний університет. Дніпропетровськ, 2013р. - 14с.

2. Шевелев Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, азбестцементных, пластмассовых и стеклянных водопроводных труб. Изл. 5-е, доп. М., Стройиздат, 1973, 112с./(Всесоюз. науч.-ислед. инж. водоснабжения, канализации и гидротехн. Сооружений и инж. Гидрогеологии - ВОДГЕО).

Размещено на Allbest.ru