Механические свойства. 5 страница

Предварительно отчет рассматривается на семинаре отдела (лаборатории). В зависимости от темы НИР результаты могут быть представлены в виде рекомендаций либо экспериментальных и теоретических данных по определенным параметрам машин и аппаратов.

Результаты проведенных исследований по техническим темам используются при создании новых образцов машин и аппаратов, соответствующих современному техническому уровню.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Наука

Цели науки

Кандидат наук

Доктор наук

Ученые степени

Ученые звания

Диссертация

Профессор

Госбюджетная тема

Хоздоговорная тема

Научный отчет

ВОПРОСЫ ДЛЯ ОБСУЖДЕНИЯ

1. Дайте определение термину “наука” и назовите ее цели.

2. Система науки, ее суть.

3. Научные степени, звания и должности.

4. Академические звания.

5. Диссертация, требования к кандидатским и докторским диссертациям.

6. Научные звания. Требования к кандидатам для присуждения ученого звания доцента и профессора.

7. Академические звания, порядок их присвоения.

8. Типовая схема научно-исследовательского института.

9. Порядок формирования тем научных исследований, заключение договоров на проведение исследовательских работ.

10. Технология научных исследований.

ГЛАВА 14. СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЙ КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА

14.1. Водоснабжение населенных пунктов

На земном шаре только 3% всех водных запасов составляет пресная вода. Распределение пресной воды неравномерно. Каждый житель Москвы получает в день в среднем 400 л воды, Донецка – 420 л, в развивающихся странах Африки – около 50 л.

Водоснабжение – это совокупность мероприятий по обеспечению водой различных ее потребителей: населения, промышленных предприятий, транспорта и др.

Комплекс инженерных сооружений, осуществляющих задачи водоснабжения, называется системой водоснабжения и водопроводом.

Технология водоснабжения. Схема водоснабжения с поверхностного и подземного источников приведена на рис. 14.1. Вода из водохранилища забирается с помощью водозаборного сооружения, осуществляющего забор воды из источников питания.

При водоснабжении из поверхностного источника из водозаборного сооружения 13 (рис. 14.1,б) вода забирается с помощью насосной станции первого подъема 14. Насосная станция – это сооружение, состоящее, как правило, из здания и оборудования – насосных агрегатов (рабочих и резервных), трубопроводов и вспомогательных устройств.

Насосные станции, как и системы водоснабжения, подразделяются на 3 категории по надежности действия. Первая категория станций допускает перерывы в подаче воды не более 5 мин. К ним относятся станции оборотных систем водоснабжения металлургических, химических и других предприятий, а также подающие воду в населенные пункты численностью более 50 тыс. жителей.

Вторая категория станций допускает перерывы в подаче воды до 6 часов в населенные пункты численностью менее 50 тыс. жителей.

Станции третьей категории допускают перерывы в работе до суток (населенные пункты численностью менеее 5 тыс. жителей).

Для монтажа, ремонта и демонтажа оборудования, арматуры и трубопроводов предусмотрено подъемно-транспортное оборудование. Кроме этого, в насосных станциях имеется установка для заливки насосов, дренажные насосы для откачки аварийных вод и приборы учета подаваемой воды.

Насосной станцией первого подъема вода подается на фильтровальную станцию (см. рис. 14.1), где происходит ее очистка и доведение до требований стандарта.

По трубопроводу неочищенная вода попадает в смеситель станции, туда также подается реагент-коагулянт из баков. В смесителе вода путем сильного завихрения перемешивается с коагулянтом в течение 1-2 мин и поступает в камеру хлопьеобразования, где задерживается до 30 мин. Коагулянты собирают взвешенные вещества, т.е. образуют хлопья, быстро оседающие и увлекающие за собой мелкую взвесь. В камере реакции происходит выпадение тяжелых механических примесей и части крупных хлопьев в нижнюю часть камеры, откуда они удаляются периодически через выпускной трубопровод. Вода поступает в отстойник, где подвергается осветлению. Здесь выпадает значительная часть механических примесей. Осветленная вода из отстойников очищается на фильтре 4, проходя через слой антрацита и песка. Отфильтрованная вода поступает в резервуар чистой воды 5. Туда же вводится газообразный хлор для обеззараживания воды. Вследствие этого вода приобретает запах хлора. Встречаются установки, на которых обеззараживание воды осуществляется озоном. Вода при этом по вкусу, запаху и другим свойствам намного превосходит воду, обеззараженную хлором. В период больших загрязнений хлорирование производится в камере реакции, т.е. хлор поступает в смеситель до отстойников (первичное хлорирование), а также после фильтров (вторичное хлорирование). Отфильтрованная вода забирается насосной станцией второго подъема 6 и подается потребителям по водопроводной сети 7, 9 на объекты 10. Под давлением, которое создают насосы станции второго подъема, вода поднимается на все этажи зданий. Чтобы в часы “пик”, когда расходуется особенно много воды, люди не испытывали в ней недостатка, к водопроводной сети подключают водонапорную башню 8. Там вода накапливается в часы, когда потребление падает, и подается потребителям в часы “пик”.

В больших городах меньше заметны “пики” и спады в потреблении воды, поэтому водонапорные башни обычно не строят. Там вода накапливается в специальных резервуарах. Когда воды расходуется особенно много, включают дополнительные насосы, и запасы воды из резервуаров поступают к потребителям. Для обеспечения санитарно-эпидемиологической надежности действующих, проектируемых и реконструируемых водопроводов хозяйственно-питьевого водоснабжения должны предусматриваться зоны санитарной охраны. В них входят зона источника водоснабжения в месте забора воды, зона и санитарно-защитная полоса водопроводных сооружений и санитарно-защитная полоса водоводов. Зону водоисточника в месте забора воды и территориального размещения главных водопроводных сооружений (водоприемников, насосных станций, резервуаров) предусматривают из трех поясов: первого – строгого режима, второго и третьего – режимов ограничения. Территорию первого пояса ограждают от доступа посторонних лиц и окружают зелеными насаждениями. Постоянное проживание людей в зоне первого пояса не допускается. Границы этого пояса определяются в зависимости от источника (закрытого или открытого) и удалены от него на 30…50 м или 100…200 м соответственно.

Второй пояс зоны санитарной охраны включает источник водоснабжения и бассейн его питания, т.е. все территории и акватории, которые оказывают влияние на формирование качества воды источника, используемого для водоснабжения.

На территории второго пояса зоны санитарной охраны подземных вод запрещается размещать животноводческие фермы и стойбища (в том числе и выпас скота) на расстоянии менее 100…300 м от границ первого пояса.

Проектом зон санитарной охраны водопровода регламентированы: границы поясов зоны водоисточника, зоны и санитарно-защитные полосы водопроводных сооружений и полосы водоводов; определены инженерные мероприятия по организации зон и дано описание санитарного режима в зонах и полосах.

В основу проекта зон санитарной охраны водопровода должны быть положены результаты санитарно-топографического обследования территорий, намеченных к включению в зоны и защитные полосы, а также материалы инженерно-геологических, топографических, гидрологических и гидрогеологических изысканий. Проект зон санитарной охраны водопровода согласовывается с местными органами самоуправления, санитарно-эпидемиологической станцией с местной геологической партией и другими заинтересованными организациями.

14.2 Канализация населенных пунктов

Под канализациейпринято понимать комплекс санитарных мероприятий и инженерных сооружений, обеспечивающих своевременный сбор сточных вод, образующихся на территории населенных пунктов и промышленных предприятий, быстрое удаление (транспортировка) этих вод за пределы населенных пунктов, а также их очистку, обезвреживание и обеззараживание.

Существуют два вида канализации: вывозная и сплавная. При организации вывозной канализации жидкие загрязнения собирают в специальные приемки (выгреба) и периодически вывозят автомобильным транспортом на поле ассенизации для обработки или в специальные места, согласованные с санитарными органами. Вывозная канализация экономически нецелесообразна и не обеспечивает должного санитарного состояния территорий.

При организации сплавной канализации воды по подземным трубопроводам транспортируются на очистные сооружения, где они подвергаются интенсивной очистке преимущественно в искусственно созданных условиях, после чего сбрасываются в водоемы.

В зависимости от происхождения, вида и качественной характеристики примесей сточные воды подразделяются на три основные категории: бытовые (хозяйственно-фекальные), производственные (промышленные) и дождевые (атмосферные).

К бытовым относятся воды от кухонь, туалетных комнат, бань, душевых, прачечных, столовых, больниц, а также хозяйственные воды, образующиеся при мытье помещений. К производственным сточным водам относятся воды, использованные в технологическом процессе, не отвечающие более требованиям, которые предъявляются к их качеству, и подлежащие удалению с территории предприятий.

Дождевые воды образуются в результате выпадения атмосферных осадков. Их подразделяют на дождевые и талые, получающиеся от таяния льдов и снега.

Системы канализации. В зависимости от условий поступления сточных вод в сеть и транспортирования по ней вод различных категорий применяют раздельную, неполную раздельную, общесплавную, полураздельную и комбинированную системы канализации.

Если в одну канализационную сеть поступают сточные воды трех категорий (бытовые, производственные и атмосферные), то такая система называется общесплавной.

Если же все перечисленные воды отводят по самостоятельным сетям или устраивают две сети (бытовую и производственно-дождевую либо производственно-бытовую и дождевую), то система носит название раздельной. Раздельные системы, в свою очередь, подразделяются на полные и неполные. Если одновременно строят все указанные сети, то система называется полной раздельной;если строят одну из них – сеть бытовых вод, а атмосферные воды неорганизованно поступают в водоем, то система называется неполной раздельной.

В первую очередь строят наиболее необходимые сети, например, сначала бытовую и производственную, а затем уже дождевую. Возможны случаи, когда для промышленных предприятий важнее в первую очередь построить сеть производственно-дождевую.

При полураздельной системеобязательно строят две системы: одну – отведения бытовых и производственных вод, другую – для атмосферных. При дождях небольшой силы атмосферные воды поступают через специальные сооружения в бытовую сеть. В этом случае атмосферные воды, смывающие грязь с поверхности улиц, направляются совместно с бытовыми на очистные сооружения. При больших дождях основная масса атмосферной воды не попадает в бытовую сеть, а сбрасывается через специальные ливнеспуски в водоем без очистки.

Комбинированнаясистема канализации представляет собой сочетание общесплавной и раздельной систем. Это обусловлено тем, что с ростом города в общесплавную систему сбрасывают бытовые и производственные воды новых районов города, а ливневые воды по самостоятельной водосточной сети направляют в ближайшие водоемы. При такой системе часть районов города имеет общесплавную систему, а другая часть (новые районы) – раздельную.

Схемы канализации. Схемой канализации называют технически и экономически обоснованное проектное решение принятой системы с учетом местных условий и перспектив развития объекта канализации.

Схема канализации зависит от принятой системы канализации и является конкретным технически и экономически обоснованным решением по выбору и размещению комплекса инженерных сооружений для приема, транспортирования, очистки сточных вод и выпуска их в водоемы или для последующего использования в каких-либо целях. В необходимых случаях разрабатывается несколько вариантов схемы канализации.

Схемы канализации городов и промышленных комплексов могут быть централизованными, децентрализованными и районными (региональными).

При централизованной схеме сточные воды всех бассейнов (канализируемых территорий, ограниченных водоразделами) канализирования направляют по одному или нескольким коллекторам на единственную для всего города очистную станцию, расположенную ниже города, по течению реки (Киев, Париж).

На рис. 14.2 представлена централизованная схема канализации населенного пункта. Сточные воды бассейнов канализирования I и II, собираемые главным коллектором, можно транспортировать к главной станции самотеком. С площади бассейна III сточные воды невозможно спустить самотеком сразу в главный коллектор. В точке, где коллектор имеет большую глубину, устраивают районную станцию, перекачивающую сточные воды по напорному водоводу в главный коллектор и далее на очистные сооружения.

Коллекторомназывается канализационный трубопровод, собирающий сточные воды от двух и более уличных линий. Коллекторы могут идти от бассейна канализования, объединять несколько бассейнов (так называемые главные коллекторы) или отводить воды за пределы населенного пункта (загородные отводные коллекторы).

Рис 14.2. Централизованная схема канализации
населенного пункта

ГНС – главная насосная станция; РСП – районная станция перекачки; ОС – очистные сооружения;1 – граница города; 2 – границы бассейнов канализирования; 3 – уличная сеть; 4 – коллектор; 5 – главный коллектор; 6 – напорный водовод; 7 – выпуск в водоем; 8 – аварийный выпуск.

Децентрализованные схемы (рис.14.3) канализационной сети применяют при канализировании крупных городов в условиях как сильно пересеченного, так и очень (рис. 14.3) плоского рельефа местности.

Рис. 14.3. Децентрализованная схема
канализаций города

НС – насосная станция;

ОС – очистные сооружения

В этом случае устраивают районную канализацию с самостоятельными очистными сооружениями. По децентрализованной схеме построены канализации Москвы, Новосибирска, Берлина, Лондона, Токио, Нью-Йорка и других городов.

Канализационная сеть состоит из следующих основных элементов: 1) внутренние домовые или внутренние цеховые канализационные устройства; 2) наружная внутриквартальная или дворовая канализационная сеть; 3) наружная уличная канализационная сеть; 4) насосные станции и напорные водоводы; 5) сооружения для очистки сточной воды; 6) устройства для выпуска воды в водоем.

Внутридомовая и внутрицеховая канализацияпринимает и отводит загрязненные воды за пределы здания до первого наружного внутриквартального или дворового колодца. В жилых и общественных зданиях приемниками (рис.14.4.) служат умывальники, раковины, унитазы 1, писсуары, мойки, трапы и т.д., из которых сточная вода по отводным линиям 2 самотеком поступает в стояки 3 и далее через выпуск 5 отводится за пределы здания до наружного колодца 6. Прочистку трубопроводов производят через ревизию 4.

В производственных помещениях сточные воды поступают в специальные приемники в виде лотков, трапов, установленных возле производственных аппаратов и машин, от которых отводятся сточные воды.

Наружная канализационная сеть начинается от первого выпускного колодца. В зависимости от расположения на территории населенного пункта или промышленного предприятия канализационная сеть называется дворовой, внутриквартальной, заводской или уличной.

Наружные канализационные сети строят преимущественно самотечными, для этого всю канализированную территорию города разделяют на бассейны канализирования (территории, ограниченные водоразделами), где в соответствии рельефом местности прокладывают самотечные трубопроводы уличной сети и коллекторы, т.е. участки канализационной сети, собирающие сточные воды с одного или нескольких бассейнов канализирования (см. рис. 14.2).

В крупных городах с сильно разветвленной городской сетью коллекторы больших размеров нередко называют каналами.

Пересечения коллекторов с железной дорогой, реками, оврагами осуществляют путем устройства дюкеров, эстакад. Дюкер представляет собой изогнутую в вертикальной плоскости трубу, состояющую из трех частей: средней, которую укладывают почти горизонтально на дно оврага или реки (заглубление 0, 5... 1м), и двух других – нисходящей и восходящей.

При необходимости подъема сточных вод на более высокие отметки из-за невозможности (например, значительном заглублении коллектора) дальнейшего самотечного транспортирования сточных вод к очистным сооружениям или в водоем устраивают канализационные насосные станции, которые перекачивают воду по напорным трубопроводам.

На насосных станциях перекачки сточных вод установлены насосные агрегаты и их резерв, обеспеченные двойным питанием электроэнергией. Число напорных трубопроводов от насосных станций в этих случаях должно быть не менее двух: каждый из них рассчитан на пропуск всего количества сточных вод. В случаях, когда обеспечение насосных станций двойным питанием электроэнергией невозможно, допускается устройство аварийных выпусков из приемных резервуаров насосных станций.

Аварийные выпуски сточных вод, содержащих вредные для водоемов загрязнения, допускаются только в специально предусмотренные емкости при условии последующего возврата сточных вод на насосную станцию. Место расположения емкостей согласовывается с санитарно-эпидемиологической службой.

Условия выпуска сточных вод и способы их очистки должны быть согласованы на стадии проектирования с местными административными органами, с бассейновой водной инспекцией мелиорации и водного хозяйства, а также с органами Государственного санитарного надзора, а при спуске сточных вод в водоемы рыбохозяйственного значения – и с органами рыбоохраны.

Очистка сточных вод.Для очистки сточных вод предусматривается комплекс отдельных сооружений, в которых по ходу движения сточная вода постепенно очищается сначала от крупных, а затем от все более мелких загрязнений, находящихся в нерастворенном состоянии.

Сооружения для технической очистки составляют первую группу, в которую входят последовательно: решетки, песколовки, отстойники. Самостоятельную группу составляют сооружения по обработке осадка – метатенки или двухярусные отстойники с иловыми площадками. Осуществляется также механическое обезвоживание осадка. Могут быть и другие сооружения по обработке осадка: барабанные сушилки, многоподовые печи и др.

Ко второй группе относятся сооружения для биологической очистки, в которых окисляются оставшиеся после механической очистки органические загрязнения. Очистка сточной воды заканчивается процессом обеззараживания.

Выбор метода очистки и подбор состава сооружений представляют собой сложную технико-экономическую задачу и зависят от ряда факторов: необходимой степени очистки сточных вод, рельефа местности, энергетических факторов, характера грунтов, размера площади для очистных сооружений, расхода сточных вод и др.

При больших расходах сточных вод наиболее широкое применение получила схема, приведенная на рис. 14.5. Полная биологическая очистка по этой схеме осуществляется в аэротенках. Первоначально сточная вода проходит через решетку, устанавливаемую для задержания крупных веществ органического происхождения, затем через песколовку, предназначенную для выделения тяжелых примесей, главным образом, минерального происхождения, чем облегчается работа отстойников, метатенков и др.

Отбросы с решеток направляются на дробилку, а дробленые отбросы в виде пульпы сбрасываются в канал перед отстойниками. Осадок из отстойника направляется в метатенк, где под воздействием анаэробных микроорганизмов происходит распад или сбраживание органического осадка, т.е. его минерализация.

После отстойника сточные воды попадают в аэротенк, куда подается активный ил. Активный ил – это колонии аэробных микроорганизмов, способных окислять органическое вещество. Содержимое аэротенков постоянно перемешивается воздухом, который подается воздуходувками, установленными в машинном здании. Смесь сточной жидкости и активного ила из аэротенка поступает во вторичный радиальный отстойник, где активный ил выделяется из сточной воды и возвращается в аэротенк насосоной станции активного ила.

После биоочистки для уничтожения болезнетворных микроорганизмов производится обеззараживание сточных вод хлором. Хлор вводится в воду в газообразном виде. Продолжительность контакта воды с хлором в контактном резервуаре 30минут. Обеззараженная сточная вода сбрасывается трубопроводом в водоем (пруд-отстойник), где под действием бактерицидов, выделяемых водными растениями (рогоз, камыш, осока), происходит гибель бактерий, и вода на 95% освобождается от ядовитых веществ.

В летний период часть воды перед обеззараживанием забирается на орошение полей.

Технологический контроль за работой очистных сооружений (отбор проб и выполнение анализа воды) осуществляет лаборатория.

14.3. Теплоснабжение жилых помещений, учреждений, заведений

В жилищно-коммунальном хозяйстве основными потребителями тепловой энергии являются системы отопления зданий, нагревания приточного воздуха в установках вентиляции и кондиционирования, горячего водоснабжения, а также технологические процессы предприятий бытового обслуживания. Определение расхода тепла на указанные цели ведется по специальной методике. Их потребности удовлетворяются в основном за счет централизованного теплоснабжения, представляющего собой процесс обеспечения тепловой энергией низкого (до 150°С) и среднего (до 350°С) потенциала нескольких потребителей от одного или нескольких источников.

Источником тепловой энергии в системах централизованного теплоснабжения могут быть теплоцентрали (ТЭЦ), районнные (РК) и квартальные котельные (рис. 14.6), оборудованные водогрейным или паровыми котлами.

14.6. Схема источника водяного теплоснабжения
(квартальной котельной):

1 – котел;

2 – питательный насос;

3 – подогреватель;

4 – сетевой насос

Из котлов теплоноситель поступает к нагревательным приборам помещений по системе трубопроводов.

Тепловая энергия отпускается потребителям в виде горячей воды и водяного пара. Для снабжения тепловой энергией жилищно-коммунального сектора в качестве теплоносителя применяют воду, а для снабжения промышленных предприятий наряду с водой часто применяют водяной пар. Горячая вода надежно и экономично обеспечивает теплом системы отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и некоторые технологические процессы.

Пар способен обеспечивать надежное и экономичное протекание многих технологических процессов и пригоден для обеспечения всех видов теплоснабжения.

Параметры теплоносителя (давление и температура) зависят от вида потребителей тепловой энергии и обосновываются технико-экономическим расчетом.