Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения

Введение

Водоснабжение - это деятельность, направленная на обеспечение потребителей питьевой водой, включающая в себя выбор, охрану источников и сооружений водоснабжения, проектирование, строительство, эксплуатацию систем водоснабжения, забор, подготовку, хранение, подачу к местам потребления и реализацию питьевой воды.

Задание

Безнапорные воды вскрыты совершенным вертикальным водозабором на глубине 1,8 м. мощность обводненных гравийно-галечниковых отложений составляет 11,9 м. Коэффициент фильтрации 65 м/сут. Удельный дебит, определенный по результатам опытно-фильтрационных работ, составляет 8,5 л/с. d гравийно-галечниковых отложений составляет 4,4 мм.

Геометрическая высота подъема воды (от статического уровня до расчетного уровня в напорном баке) составляет 12 м.

Сумму потерь напора принять равной 5 м. (h)

Вода обладает повышенным содержанием радиоактивных веществ.

Техническое задание

Определить суточную потребность в воде объекта водоснабжения, имеющего две зоны жилой застройки и соответствующие им характер санитарно-технического оборудования зданий:

1. Зона, площадью 80 га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с ваннами и централизованным горячим водоснабжением.

Плотность населения 200 чел./га.

2. Зона, площадью 90 га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией, без ванн.

Плотность населения 110 чел./га.

Поливная площадь в городе: улиц 12 га, газонов 6 га, парков 9 га.

В городе находятся 2 промышленных предприятия: А и Б.

Количество выпускаемой продукции по предприятиям: А - 9 т/сут, Б - 36 т/сут.

Типы цехов: А - холодный; Б - горячий;

Группы производственных процессов по санитарной характеристике: А - Пв; Б - 1б.

Количество всех работающих: А - 270 чел.; Б - 180 чел.

Число рабочих, принимающих душ, (% от общего количества):

А -80%; Б - 60%.

На каждом предприятии работают в 3 смены; количество выпускаемой продукции и число рабочих равномерное.

1. Общая часть

1.1 Гидрогеологические условия

Водовмещающие породы представлены гравийно-галечниковыми отложениями. Мощность обводненной части составляет 11,9 м. Коэффициент фильтрации 65 м/сут. Безнапорные воды вскрыты совершенным водозабором на глубине 1,8 м. Удельный дебит, определенный по результатам опытно-фильтрационных работ, составляет 8,5 л/с. По качественным характеристикам вода отвечает требованиям ГОСТа-2874-82 за исключением повышенного содержания радиоактивных элементов.

1.2 Источник водоснабжения

водоснабжение питьевой гидрогеологический

В качестве источника водоснабжения будут использоваться подземные воды.

Основные требования предъявляемые к источнику водоснабжения:

1. Источник должен обеспечивать получение из него необходимого количества воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта водоснабжения (на 30%);

2. Обеспечивать бесперебойное снабжение водой потребителя течении всего срока эксплуатации;

3. Обеспечивать подачу воды требуемого качества;

4. Подача воды с наименьшими затратами средств;

5. Обладать мощностью, чтобы не нарушалась сложившаяся экологическая обстановка.

Положительными качествами использования для водоснабжения подземных вод являются:

1. малое содержание взвешенных частиц;

2. малое содержание органических веществ;

3. высокая защищенность от поверхностных загрязнений.

Отрицательными сторонами является:

1. повышенная минерализация;

2. повышенное содержание микрокомпонентов;

3. высокая жесткость.

Исходя из требований СанПиН 2.1.4.1074-01, за исключением повышенного содержание радиоактивных веществ, вода может быть использована для хозяйственно-питьевых целей.

1.3 Система и схема водоснабжения

Принятая система водоснабжения с использованием подземных вод как водоисточника. По способу подъема подземных вод нагнететельная система (с помощью перекачивающих насосных станций). Воды хозяйственно-бытового и технического назначения. Централизованная система водоснабжения, с прямоточным использованием, т.е. предусматривается одноразовое использование воды.

Схема водоснабжения с использованием подземных вод (рис 1).

Рисунок 1. Схема водоснабжения с использованием подземных вод

- эксплуатационный водоносный горизонт;

- водозаборная скважина;

- водоподъемный насос;

- всасывающие отверстия насоса;

- фильтр скважины;

- кондуктор;

- обслуживающий павильон;

- очистные сооружения;

- резервуары чистой воды;

- насосная станция второго подъема;

- объект водоснабжения;

- водонапорная башня;

- напорные водоводы;

- водопроводная сеть

2. Специальная часть

2.1 Расчет суточной потребности в воде

1 Зона застройки:

Плотность населения Р = 200 чел./га;

Площадь зоны S = 80 га,

Количество человек Nж = 200 80 = 16000 чел.

Суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды:

Q_сут.ср = qжЧNж/1000, м³/сут

где: qж - удельное водопотребление на 1 жителя, л/сут., которое зависит от степени благоустройства районов жилой застройки, в данном случае здания оборудованы внутренним водопроводом, канализацией с ванными и централизованным горячим водоснабжением. Из справочной литературы в среднем составляет от 230-350 л/сут. qж = 290 л/сут.

Q_сут.ср =16000290/1000 = 4640 м³/сут.

2 Зона застройки:

Плотность населения Р = 110 чел./га;

Площадь зоны S = 90 га,

Количество человек Nж = 110 90 = 9900 чел.

Суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды:

Q_сут.ср =9900142/1000 = 1406 м³/сут.

где: qж - удельное водопотребление на 1 жителя, л/сут., для здании оборудованных внутренним водопроводом, канализацией без ванн в среднем составляет от 125-160 л/сут. qж = 142 л/сут.

Расход воды в м³/сут на поливку определяют по формуле:

Q_n =10Fq,

где: F- поливаемая площадь, га; q- норма расхода воды, л/м, принимаемая в зависимости от вида поливаемых площадей.

Расход воды на: 1 механизированную поливку усовершенствованных покрытий, проездов и площадей 0,3-0,4 л/м; 1 поливку городских земельных заграждений 3-4 л/м; 1 поливку газонов и цветников 4-6 л/м.

Значит расход воды на поливку составит:

Q_n=10 ((130, 35) + (95) + (83, 5)) = 775,5 м³/сут.

Предприятие А (швейная фабрика):

Количество выпускаемой продукции в сутки составляет 9 тонн, а удельный расход воды на одну тонну составляет от 15 м³

Количество воды требуемое на всю продукцию в сутки будет равно:

Q на прод. = 9 15 = 135 м³/сут.

Количество воды требуемое на нужды работающих зависит от типа цеха, количества работающих - 270 чел. и количества смен в сутки.

Количество человек работающих в 1 смену 270 /3 = 90 чел./смен.

Т.к тип цеха холодный, количество воды требуемой 1 человека равно 25 литров воды, значит

Qнужд. = 270253/1000 = 20 м³/сут.

Число рабочих принимающих душ: 900,8 = 72 чел./см.

Расчетное количество человек на одну душевую сетку составляет 5 чел. (т.к. группу производственных процессов Пв - применение воды), значит количество душевых сеток: 72/5 = 14 штук.

Расход воды на одну душевую сетку в сутки с учетом работы в три смены составляет:

Q=3753/1000=1,125 м³/сут.

Количество воды в 3 смены составит:

Qдуш. = 1,12514 = 16 м³/сут.

Общий расход воды на предприятии А за сутки составит:

Qобщ.А = Qпрод.+ Qнужд. + Qдуш., м³/сут

Qобщ.А = 135+20+16 = 171 м³/сут.

Предприятие Б (хлебозавод):

Количество выпускаемой продукции в сутки составляет 36 тонн, а удельный расход воды на одну тонну колеблется от 1,8 до 4,8 м³

Количество воды требуемое на всю продукцию в сутки будет равно:

Q на прод. = 36 3,3 = 119 м³/сут.

Количество воды требуемое на нужды работающих зависит от типа цеха, количества работающих - 180 чел. и количества смен в сутки.

Количество человек работающих в 1 смену 180 /3 = 60 чел./смен.

Т.к тип цеха горячий, количество воды требуемой 1 человека равно 45 литров воды, значит:

Qнужд. = 180452,5/1000 = 20 м³/сут.

Число рабочих принимающих душ: 600,6 = 36 чел./см.

Расчетное количество человек на одну душевую сетку составляет 7 чел. (т.к. группу производственных процессов 1б - загрязнение одежды и рук), значит количество душевых сеток: 36/7 = 5 штук.

Расход воды на одну душевую сетку в сутки с учетом работы в три смены составляет:

Q=3753/1000=1,125 м³/сут.

Количество воды в 3 смены составит:

Qдуш. = 1,1255 = 6 м³/сут.

Общий расход воды на предприятии Б за сутки составит:

Qобщ.Б = Qпрод.+ Qнужд. + Qдуш., м³/сут

Qобщ.Б = 119 +20+6 = 145 м³/сут.

Суточный расход на хозяйственно-питьевые нужды для двух зон составит:

Q_{сут. сред}. ХПВ = 4640+1406 = 6046 м³/сут.

Расход воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления:

Q_{сут. мах}= 60461, 2 = 7255,2 м³/сут.

Q_{сут. мin}= 6046 0, 8 = 4836,8 м³/сут.

Всего суточная потребность в воде для города составит:

Q_{среднее} = Q_{сут. сред}. ХПВ + Qобщ.А + Qобщ.Б + Qполив., м³/сут.

Q_{среднее} =6046 +171+145+776=7138 м³/сут.

Q_мах= 71381,2= 8565,6 м³/сут.

Q_min= 71380,8= 5710,4 м³/сут.

На перспективу развития города увеличиваем Q_max на 30% на перспективу развития, и получаем заявленную потребность:

Q_з.п. = 11135,28м³/сут.

2.2 Выбор типа и определение производительности водозабора

Забор подземных вод будет осуществляться с помощью вертикальных водозаборных скважин

Рассчитываем дебит одной скважины:

Q_скв = qS_доп 86,4, м³/сут

где: S_доп = 0,5Н = 0,511,9 = 6 м

q - удельный дебит = 8,5 л/с

Q_скв = 8,5686,4= 4406,4 м³/сут

Исходя из полученных данных производим расчет количества скважин:

n = Qз.п./Qскв =11135,28 /4406,4 ? 3 скв.

Qскв = 11135,28 /3 = 5567,64 м³/сут

2.3 Способ сооружения и оборудование водозабора

Выбор и расчет фильтра

Исходя из водовмещающих пород водоносного пласта, а именно отложения представлены гравийно-галечниковым грунтом и d50 = 4,4 мм. будет использован фильтр из перфорированных труб с каркасом и проволочной обмоткой из не ржавеющей стали.

Рисунок 2. Конструкция фильтра: 1 - дырчатый каркас (перфорированная труба); 2 - подкладные стержни; 3 - проволочная обмотка

Расчет фильтра

Размер фильтра определяют из условий создания допустимых скоростей движения воды при поступлении ее из водоносного пласта в скважину.

Допустимая скорость фильтрации при выходе воды из пласта в фильтр определяю по формуле:

х_ф= 65 ³v К_ф

где: К= 65 м/сут

х_ф= 65 ³v65 = 260 м/сут.

Рассчитаем длину рабочей части фильтра:

L_ф = m-2, где m - мощность обводненных отложений

L_ф = 11,9-2 = 9,9 м.

Считаем диаметр фильтра:

Dф = Qскв /р L_a х_a

D_ф = 5567,64/ 3,14 9,9 260 = 0,7 м = 700 мм.

Так как диаметр фильтра следует подбирать исходя из выпускаемых заводом обсадных труб, а труб диаметром 700 мм. не выпускают, пересчитаем Qскв, увеличив число скважин до 5.

Qскв = 11135,28 /5 = 2227,06 м³/сут

Тогда D_ф = 2227,06/ 3,14 9,9 260 = 0,276 м = 276 мм.

D_ф = 299 мм.

Площадь фильтрующей поверхности, м

F=рDфLф

F=3,140,2999,9 = 9 м

Для выбора водоподъемного оборудования рассчитываем:

Величину подачи

Подача Qскв/24= 2227,06/24=92 м³/час.

И высоту напора

H_p=H+S_p+ Уh,

где: H - геометрическая высота водоподъема, измеряемая от статического уровня воды в скважине до уровня воды резервуара, в которой она подается;

S_p - расчетное понижение статического уровня; Уh - сумма потерь напора на пути движения воды от водоносного пласта до резервуара.

S_p= Qскв/ q24 =2227,06 /8,586,4 = 3 м

H_p=12+3+ 5 = 20 м.

Исходя из расчетов выбираем насос ЭЦНВ 12 - 255 - 30.

Минимальная глубина погружения водоподъемного насоса в скважину:

Н_п = Н_ст+S_р+?h+ l₀ = 1,8+ 3 + 5+ 3 = 12,8 м

где: Н_ст - глубина положения статического уровня, м; S_p - величина положения статического уровня при водоотборе, м; ?h - сумма потерь напора в фильтре и в эксплуатационной обсадной колонне скважины, м; l_{0 -} оптимальное расстояние от динамического уровня до всасывающих отверстий насоса, принимается в пределах 3-7 м.

Глубина погружения насоса 12,8, а всего мощность отложений 13,7 и расстояние до подошвы остается всего 0,9 м, пересчитываем глубину погружения насоса, при этом увеличивая число скважин до 6.

Qскв = 11135,28 /6 = 1855,88м³/сут

D_ф = 1855,88/ 3,14 9,9 260 = 0,229 м = 249 мм.

D_ф = 273 мм.

S_p= Qскв/ q24 =1855,88 /8,586,4 = 2,5 м

Н_п = Н_ст+S_р+?h+ l₀ = 1,8+ 2,5 + 5+ 3 = 12,3 м

Подбираем другой насос, так как изменился диаметр фильтра:

Насос ЭЦНВ-10-120-60

Техническая характеристика ЭЦНВ-10-120-60

Подача, м3/час	120
Высота напора, м	60
Число ступеней	3
Диаметр наружного агрегата, мм	234
Диаметр внутреннего напорного трубопровода, мм	121
Длина агрегата, мм	1370
Масса агрегата, кг	324
Электродвигатель	ПЭДВ-8-140
Мощность, кВт	32

Бурение будет выполняться с одновременным обсадом трубами без отбора керна самоходной буровой установкой роторного типа УРБ-2А-2 с применением трехшарошечных долот типа Т. В качестве промывочной жидкости будет использован глинистый раствор.

Будут применяться стальные бесшовные трубы муфтового соединения по ГОСТ 632-80.

Бурение в интервале 0-2 м будет производиться долотом типа 2Д-394Т. для установки направляющей. Кондуктор устанавливается в интервале +0,5 - 2 м., диаметром 325 мм. Затрубное пространство обязательно цементируется

В интервале 0 - 15,5 бурение будет осуществляться под эксплуатационную колонну, фильтр и отстойник типом долота 4Д-346Т. В интервале 0,5 - 2 м эксплуатационная колонна, диаметр обсадных труб - 273 мм.

В интервале 2 - 13,5 устанавливается фильтровая колонна диаметром 273 мм.

В интервале 13,5 - 15,5 отстойник, обсаживается глухими трубами

Рис. 3 Конструкция водозаборной скважины

1 - оголовок; 2 - манометр; 3 - напорный трубопровод; 4 - кондуктор; 5 - водоподъемная труба; 6 - эксплуатационная колонна; 7 - фильтр; 8 - дырчатый каркас; 9 - подкладные стержни; 10 - проволочная обмотка; 11 - насос; 12 - всасывающее отверстие; 13 - погружной электродвигатель; 14 - отстойник

2.4 Обоснование и характеристика методов улучшения качества питьевой воды

В техническом задании сказано, что вода обладает повышенным содержанием радиоактивных веществ, в связи с этим необходимы мероприятия по улучшению качества.

Существуют различные способы дезактивизации воды: физико-химический (дистилляция, осаждение, коагулирование, флотация, фильтрование, сорбция, ионообмен, экстрагирование, выпаривание); электролитический (электролиз, электродиализ, электроионизация); биологический, или сочетание различных способов.

Ниже рассмотрены несколько, наиболее эффективных и дешевых способов удаление различных радиоактивных элементов.

Отстаивание воды применяют когда радиоактивные вещества взвешены в воде или имеют малый период полураспада. Необходимая степень дезактивации воды достигается при длительном отстаивании, равном 10 - 20 периодов полураспада радиоактивного вещества. При осаждении радиоактивных изотопов в очищаемую воду следует добавлять в достаточном количестве неактивных изотоп того же элемента или другой элемент, являющийся изоморфным с радиоактивными микрокомпонентами. С помощью данного метода удаляют радиоактивный йод.

Коагулирование, поводящееся на водоочистных комплексах для осветления и обесцвечивания вод, дает большой и постоянный дезактивирующий эффект при повышенных дозах реагентов, если радиоактивные вещества находятся в коллоидном состоянии или адсорбированы на природных грубодисперсных примесях. Если же радиоактивные вещества присутствуют в растворенном состоянии, дезактивация воды коагулированием не достигает цели. Дезактивирующий эффект процесса зависит от свойств радиоактивных изотопов, их концентрации, применяемых коагулянтов, их доз и других факторов. Для дезактивации воды рекомендуются коагуляты: сульфат алюминия, сульфат и хлорид железа (III), фосфаты (трехзамещенный фосфат натрия и однозамещенный фосфат калия), смесь извести и соды с силикатом натрия, полиэлектролиты. Еще лучшие результаты получают при применении в качестве коагулята хлорида железа.

Способ сорбции радиоактивных ионов на взвешенных в воде веществах или на активированном угле с последующим их осаждением является высокоэффективным: достигается удалением цезия Се и плутония Рu до 99%.

Фильтрование воды через фильтры. Дезактивирующее действие фильтров состоит в удалении радиоизотопов, захваченных хлопьями коагулянта, а также адсорбцией хлопьями коагулянта, глиной, органическими веществами и микроорганизмами, отложившимися в загрузке фильтра. Эффект удаления радиоактивных веществ фильтрующими материалами составляет для кварцевого песка 72-89%, для активированного глинозема - 94%, древесного угля - 86%, активного угля - 92%, глауконита 83%.

Дезактивация воды коагулированием, отстаиванием и фильтрованием обеспечивает снижение радиоактивности воды на 50-70%. Эффективность дезактивации воды значительно повышается применением больших доз реагентов, оптимизацией коагулянтов, добавлением к воде извести или соды. Многоступенчатое осаждение известью и содой является весьма эффективным средством удаления Sr и Sr (75-84%), Ba, La, Cd при больших избытках реагентов.

Для снижения влагосодержания и объема осадков, образующихся при дезактивации воды коагуляцией, и тем самым облегчения удаления и захоронения радиоактивных отходов рекомендуется флотация гидроксидов различными флотоагентами (нефтяные бензосульфокислоты, сульфатное мыло). Концентрирование выделенных радиоактивных веществ достигается также применением метода пенной флотации. Объем пены после ее разрушения составляет 0,01-0,1% исходного объема раствора. Высокий эффект и большая селективность действия флотоагентов, простота эксплуатации, концентрирование выделенных радиоактивных веществ в малом объеме делают метод флотации одним из наиболее предпочтительных при дезактивации больших объемов воды, особенно при ее малом солесодержании. Недостатком метода следует считать возможную токсичность флотоагентов.

Извлечение из воды радиоизотопов сорбентами. В качестве сорбентов используют природные ионообменные (глины, клиноптилолит, гидрослюды, почвы, бетонит и другие природные цеолиниты и минералы); искусственные неорганические сорбенты (на основе труднорастворимых солей титана, циркония, гетерополикислот, синтетические цеолиты, силикагель, порошки металлов); природные органические сорбенты (торф, гумусовые вещества, древесину, целлюлозу, активный уголь и т.п.)

Дистилляция - один из наиболее надежных методов дезактивации воды, когда радиоактивные вещества не летучи. При наличие в воде летучих радиоактивных веществ их необходимо перед дистилляцией осадить или перевести в связанное состояние. При очистке воды от радиоактивных веществ дистилляцией необходимо соблюдать следующие условия: через несколько часов работы установки удалять радиоактивный остаток воды из котла-испарителя; периодически очищать радиоактивную накипь, откладывающуюся на стенках и паропроводах котла, подвергать образующиеся отходы захоронению. Из-за высокой стоимости и относительно низкой производительности дистилляторов этот метод применим преимущественно для очистки небольших количеств воды.

Питьевой воды может отвечать требованиям СанПиН 2.1.4.1074.01 после проведения мероприятия или комплекса необходимых мероприятий по дезактивизации

2.5 Организация и содержание зоны санитарной охраны

Для санитарная охрана поземных вод как источника питьевого водоснабжения нужно организовать санитарную зону, в которую будут входить 3 пояса.

Первый пояс - пояс строгого режима - охватывает территорию, на которой располагаются водоподъемные сооружения и связанные с ними насосные станции, установки для обработки воды и накопительные резервуары. Границы первого пояса зоны санитарной охраны устанавливаются с учетом характера рельефа местности и направления грунтового потока. Они устанавливаются непосредственно на местности: сооружаются заборы; ставится охрана и т.д. Размер территории первого пояса отсчитывается от крайних скважин, для не достаточно защищенных (без напорных) не менее 50 м. Территория первого пояса должна быть спланирована для возможности отвода поверхностного стока за пределы границ зоны. В первом поясе зоны санитарной охраны не допускается проживание людей, нахождение посторонних лиц, содержание скота, а также употребление органических удобрений для посадок и посевов.

Второй пояс - зона ограничений. Включает в себя: источник водоснабжения и водосборный бассейн. Расстояние рассчитывается исходя из условия, что микробное загрязнение не достигнет водозабора в течении 400 сут., т.е. расстояние достаточное для самоочищения. Границы второго пояса устанавливаются в зависимости от местных гидрогеологических условий и характера использования подземного потока. На территории второго пояса должны проводится следующие предупредительные мероприятия: выявление и тампонаж старых и неработающих скважин, приведение в порядок дефектных скважин, благоустройство населенных пунктов, расположенных на территории зоны, с целью защиты используемого водоносного пласта от поступлений всевозможных загрязнений с поверхности

Третий пояс - зона наблюдений. Рассчитывается исходя из условий того, что химическое загрязнение по времени не должно достичь водозабора в течение всего срока эксплуатации.

Заключение

В рамках проекта была определенна средняя суточная потребность в воде для города, имеющего две зоны жилой застройки и два предприятия, и составляет Q_з.п. = 11135,28м³/сут.

В качестве источника водоснабжения будут использованы подземные воды. Забор будет осуществляться с помощью вертикальных совершенных водозаборных скважин, количество которых определено по расчетам и равно 6, глубиной 15,5 м. Дебит одной скважины составляет 1855,88 м³/сут.

Так же выбран и рассчитан фильтр, определена конструкция скважины и выбран водоподъемный насос типа ЭЦНВ-10-120-60.

Даны рекомендации по улучшению качества питьевой воды и организации зон санитарной охраны.

Список используемой литературы

водоснабжение питьевой гидрогеологический

1. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. - М.: Стройиздат, 1982. - 440 с.

2. Водоснабжение. Методические указания. Составители: Ю.Н. Диденков, М.А. Тугарина. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. - 56 с.

3. Справочник по бурению скважин на воду. Под ред. Д.Н. Башкатова. - М.: Недра, 1979. - 560 с.

4. Солонин Б.Н. Краткий справочник по проектированию и бурению скважин на воду. - М.: Недра, 1983. - 61 с.

5. Винниченко В.М., Максименко Н.Н. Технология бурения скважин большого диаметра, - М.: Недра, 1983. - 94 с.

6. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. - М., Высш. Шк.

Размещено на Allbest.ru