Ключевые слова и понятия. 2 страница

Высвобождение постоянного обслуживающего персонала в насосных станциях дает возможность уменьшить общий объем сооружений и прокладывать коммуникации и устанавливать арматуру непосредственно на полу машинного зала, без затрат на сооружение каналов.

В автоматических насосных станциях пуск и остановку насосов выполняют за заведомо составленной технологической программе подавания импульсов, без участия обслуживающего персонала.

На автоматических насосных станциях предполагается возможность перехода на ручное и полуавтоматическое управление, потребность в котором может возникнуть в случае разнообразных неполадок, а также при испытаниях после ремонта. Степень автоматизации выбирают в зависимости от назначения насосной станции, режима потребления воды с учетом требований бесперебойности водоснабжения, и общей схемы управления водопроводным хозяйством.

3.1. Классификация и схемы водопроводных сетей

Водопроводная сеть служит для транспортировки воды от источника водоснабжения к месту ее потребления и состоит из водоводов, магистральных (главных) и распределительных линий.

Водоводы служат для транспортировки воды от узла главных сооружений к разводной сети города или промышленного предприятия. Они могут быть в виде труб, туннелей или открытых каналов (например, канал Северский Донец - Донбасс). Иногда применяют все эти конструкции на разных участках одного и того же водовода. При устройстве напорных водоводов значительной длины их прокладывают в две нити. Для отключения отдельных участков при повреждении труб предполагаются соединительные линии не реже, чем через каждые 3-4 км. Места переключения оборудуют задвижками. В повышенных точках водовода (местах перегиба профиля) может скапливаться воздух, для удаления которого в колодцах устанавливают вантузы. В сниженных точках трассы водовода делают выпуски для опорожнения и промывания труб. Диаметр выпуска должен обеспечивать опорожнение обслуженных им участков водоводов или сети на протяжении не более чем двух часов.

Магистральные (основные) линии служат для транспортировки транзитных расходов воды.

Распределительные, разводные (второстепенные) линии предназначены для транспортировки воды из магистралей к отдельным домам, в которых потребители получают воду непосредственно из внешних распределительных линий. На промышленных предприятиях водопроводные линии часто не разделяют на магистральные и распределительные, так как количество потребителей (цехов) бывает обычно небольшим. Основные требования

- обеспечение подачи заданных количеств воды ко всем местам ее потребления под нужным напором (сетью должны быть охвачены все потребители воды); надежность и безперебойность работы;

- наименьшие затраты на строительство и эксплуатацию сети.

Рис. .8.14. Схемы водопроводных сетей:

а - разветвленной; бы - кольцевой; НС - насосная станция; ВБ - водонапорная

башня.

Выполнение этих требований достигается правильным выбором конфигурации сети и материала труб, а также технически и экономически правильным определением диаметров труб.

Первой задачей, которую решают при проектировании сети, это ее трассировка, т.е. предоставление ей определенных геометрических очертаний в плане. Линии водопроводной сети располагают, учитывая: характер планирования объекта, который снабжается водой, размещение отдельных потребителей воды, расположение проездов, формы и размеры жилых кварталов, цехов, зеленых насаждений и др.; наличие естественных и искусственных препятствий (рек, каналов, оврагов, железнодорожных путей и т.п.); рельеф местности, грунтовое и гидрогеологическое условия.

Водопроводные линии нужно располагать, как правило, параллельно к линиям застройки, по возможности за пределами бетонных или асфальтовых покрытий. Трубопроводы должны пересекать проезды под прямым углом. Если водопроводные линии прокладывают ниже от канализационных, то водопроводные трубы необходимо помещать в футляр длиной 5 м в каждую сторону при глинистых грунтах и по 10 м - в фильтрующих грунтах.

По форме водопроводные сети делятся на:

- разветвленные, или тупиковые (рис. 8.14 а);

кольцевые, или замкнутые, которые представляют собой систему сопредельных замкнутых контуров-колец (мал.8.14, б);

- комбинированные.

Тупиковые линии можно применять; для подачи воды на производственные нужды, если по технологическому процессу допустиму перерыв в подаче воды на период ликвидации аварии; в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения - при диаметре труб не более чем 100 мм и при подаче воды на противопожарные нужды - при длине линии не более чем 200 м.

Кольцевые сети имеют важное преимущество перед тупиковыми. При аварии на главных участках разветвленной сети подачи воды в следующие участки прекращается, а в кольцевой сети поврежденный участок можно отключить и вода будет подаваться в расположенные дальше районы другими линиями. Положительным в кольцевой сети есть также то, что она в значительной мере смягчает действие гидравлических ударов. Кольцевые сети могут быть одно- и много кольцевыми с одно- и многосторонним питанием, т.е. с подачей воды из одного или нескольких источников. Кольцевая сеть в эксплуатации надежнее тупиковой, но стоимость ее выше. Наибольшие длины магистральных трубопроводов, которые в основном и определяют стоимость сети, наблюдаются при кольцевых сетях. Бесперебойность подачи воды потребителю по кольцевым сетям особенно важна для противопожарных водопроводов и объединенных с ними хозяйственных и производственных.

Водопроводные сети могут быть без водонапорных башен и с башнями, устанавливаемыми в зависимости от местоположения повышения - в начале, посредине и в конце сети (в этом случае сеть называется сетью с контррезервуаром ).

Необходимые пропускная способность сети и напоры определяются правильным выбором диаметров труб при проектировании.

Надежность работы водопроводных сетей зависит от качества материала труб и арматуры, а также от их укладки и монтажа.

Стоимость водопроводной сети населенных городов около 50-70% стоимости всего водопровода, поэтому на ее трассировка, конструирование и сооружения на ней отводиться много внимания. Наименьшая стоимость водопроводных сетей - при прокладывании их кратчайшими путями от источника воды к местам потребления.

Используются , согласно СниП, следующие виды труб:

- стальные электросварные прямошовные (ГОСТ 10704-76) диаметром до 1620 мм (внешним) при длине до 10 метров;

- асбестоцементные напорные (ГОСТ 539-80) диаметром условного прохода 100-500 мм, длиной до 4 м (современно выпуск прекращен);

- железобетонные напорные трубы (ГОСТ 12586-77), диаметром условного прохода 500-2000 мм;

- пластмассовые трубы (ГОСТ18599) из полиетилена низкого давления (высокой плотности)

диаметром условного прохода до 500 мм;

- пластмассовые трубы с неплстифицированного поливинилхлорида (ТУ 19-307-86) таких же диаметров;

Преимущество неметаллических труб в стойкости против коррозии, металлических - в механической прочности. Поэтому последние используются в случаях наличия слабых, осадочных грунтов или укладка на территориях, которые подвергаются подземной подработке (например, шахтой).

Трубы соединяются сваркой (стальные или пластмассовые), с помощью вставки гладкого конца в раструб следующей трубы (чугунные или железобетонные), с помощью муфт (асбестоцементные).

Арматура внешней водопроводной сети: заслонки, пожарные гидранты(8.10) (для присоединения пожарного насоса к сети), воздушные вантузы(8.11) (для выпуска или впуска воздуха в наивысших или наинизших точках ремонтного участка (8.12) сети).

3.2. Водопроводные колодцы.

На водопроводной сети и на водоводах колодцы обязательны. В них размещают всю водопроводную арматуры: задвижки, обратные клапаны, вантузы, гидранты и т др. включая все фасонные части с фланцами. Как правило, нужно делать колодцы из сборных железобетонных элементов Они усовершенстваннее и экономичнее, значительно сокращают сроки при массовом строительстве (рис. 28).

Разработаны типичные круглые колодцы из сборных железобетонных колец диаметром 700, 1000, 1250, 1500 и 2000 мм для узлов трубопроводов диаметром 50—800 мм и типичные прямоугольные колодцы из сборных железобетонных плоских элементов размером 1500, 2000 и 2500 мм для труб. Диаметром 350-1000 мм. Бывают круглые колодцы с вмонтированными узлами коммуникаций. Особенность этих колодцев в том, что их нижняя часть представляет собой блок заводского изготовления, к которому входят днище, стены и узел коммуникаций.

Колодцы делают также из кирпича, в отдельных случаях применяют бут. Форму колодца в плане и его размеры выбирают в зависимости от узла сети, диаметра и от количества задвижек. Размеры колодцев в плане зависят от диаметра труб, а также от арматуры и фасонных частей, которые размещаются в колодце. Если колодец железобетонный, то перекрытия делают из съемных или сплошных железобетонных плит. Выше перекрытие колодец засыпают пластом грунта не менее чем 0,5 м. Высота колодца от уровня пола к низу балки перекрытия должны быть не меньше 1,8м. Заделка труб которые пропускают сквозь стенки колодца, должна быть герметичной, но не жесткой (битум, глина и др. ). Люки смотровых колодцев, размещаемых вне проездов, делают железобетонными, в ряде случаев — чугунными. Люки колодцев в застроенных местах должны возвышаться над поверхностью земли на 5 см. Вокруг люка предполагается отмостка шириной 1 м с уклоном от крышки люка. На проезжей части с усовершенствованным покрытием крышку люка располагают на одном уровне с поверхностью проезжей части. На водоводах, которые проходят по незастроенной территории, люк должен возвышаться над поверхностью земли на 20 см.

Рис.8.15. Круглые сборные железобетонные колодцы:

а-с нижним железобетонным кольцом для сухих грунтов; б - то же, для мокрых грунтов

в - для сухих грунтов с низом из кирпичной кладки.

г - для сухих грунтов с конусным покрытием и нижним железобетонным

кольцом ( для мокрых грунтов конструкция днища в колодцах: в и г- аналогичная конструкции днища колодца б).

На поворотах в горизонтальной и вертикальной плоскостях стыки трубопроводов не выдерживают весовых усилий, поэтому в этих местах устраивают упоры.

При рабочем давлении до 10 н/см² и угла поворота до 10° упор на чугунных трубах не делают. На стальных трубопроводах упоры предполагаются при расположении угла поворота в колодце и при поворотах в вертикальной плоскости на 30° и больше. При расположении поворота трубопровода в колодце отвод закрепляют в стене колодца.

3.3. Переходы, дюкеры.

Прокладку водопроводных линий должны связывать с другими подземными сооружениями. В городах и на промышленных предприятиях, которые имеют большое количество подземных коммуникаций, целесообразно прокладывать их в специальных проходных и полупроходных туннелях и переходах.

Переход водопроводных труб под железной дорогой необходимо делать так, чтобы предотвратить возможность размывания железнодорожного полотна при аварии на водоводе и можно было ремонтировать трубы, не прекращая железнодорожного движения. При пересечении железнодорожных путей водопроводные линии должны быть заключены в проходные галереи или в футляры (кожухи), что представляют собой трубы большого (200-300 мм) диаметра. Если водопроводные трубы (особенно чугунные) большого диаметра залегают не глубоко, то их разрушению-под влиянием динамической нагрузки от железнодорожных эшелонов предотвращает галерея или кожух. При пересечении трубопроводов с автомобильными путями или железными дорогами расстояние от дна корыта проездной части автодороги или от подошвы рельса железной дороги к верху трубы или футляра должны быть не менее чем 1 м. Футляры, проложенные закрытым способом, как правило, делают из стальных труб. Стальную рабочую трубу перехода в пределах футляра устанавливают на ползунковых опорах. Под электрифицированными железными дорогами рабочую трубу выставляют на диэлектрических опорах, которые имеют текстолитовые прокладки.

В тех случаях, когда в направлении трассы водовода есть мост, водовод прокладывают по этому мосту. Иногда устраивают специальный легкий мост. Трубы подвешивают к проезжей части моста или под тротуаром, обеспечивая при этом к ним доступ для обзора и ремонта.

.

Рис. 8.16. Схема дюкера:

1 - трубы дюкера; 2 - аварийный выпуск: 3 - камеры переключения.

На небольших реках возможная конструкция перехода в виде самонесущей арки.

Дюкером (8.13) называется переход трубопровода по дну водоема или овраг (рис. 8.16).

Общее количество нитей-линий дюкера должны быть не менее двух. На каждом берегу на конце дюкера устраивают колодцы. Предполагается аварийный выпуск. Верх трубопровода располагается ниже дна водоема не менее чем на 0,5 м, а в пределах фарватера на судоходных реках - не менее чем на 1 м. Для дюкера применяют стальные трубы повышенной прочности со сварными стыками, усиленными муфтами. При прокладке дюкера применяют хорошо усиленную противокоррозионную изоляцию, защищенную футеровкою от механических повреждений.

§4. Очистные сооружения.

4.1. Свойства воды и требования к ее качеству

Качество воды характеризуется ее физическими, химическими и бактериологическими свойствами (ГОСТ 2874-84 «Вода питьевая»).

К физическим свойствам принадлежат: температура воды, цветность, мутность, запах и привкус. Температура воды открытых источников зависит от местных условий, поры года, скорости движения и других факторов. Она может изменяться в широких границах. Температура воды подземных источников характеризуется постоянностью (обычно 6-6°С).

Цветность воды (8.14) - это ее окраска, которая обуславливает главным образом

присутствием в воде гуминовых веществ и обозначается в градусах платина-кобальтовой шкалы. Цветность определяют, сравнивая цвета исследуемой воды с эталонной шкалой, которая имитирует эту окраску. Мутность воды(8.15) определяется содержимым в воде взвешенных веществ и обозначается в мг/л. Она зависит от количества взвесей и степени

ее дисперсности. Степень загрязнения воды взвешенными веществами иногда можно определить по прозрачности водного столбика. Запахи и привкус естественных источников обусловлены присутствием в воде растворенных газов, разнообразных минеральных солей, а также органических веществ и микроорганизмов. Запах и привкус имеют болотные и торфяные воды, а также воды, которые содержат сероводород. В ряде случаев запах предопределяется присутствием живых или гниющих после отмирания водорослей. Неприятно пахнет вода, в которой есть некоторое количество остаточного хлора после ее хлорирования. Интенсивность запаха, как правило, увеличивается с повышением температуры воды.

Химические свойства воды характеризуются активной реакцией, окислением, наличием плотного осадка, содержимым кальция, магния (жесткостью (8.16)) , железа и др.

Активная реакция воды(8.17) определяется концентрацией ионов водорода, которую подают через показатель рН. Если рН = 7 - среда нейтральная, при рН < 7 - среда кислая, а при рН > 7 - среда щелочная. Жесткость воды определяется содержимым в ней растворенных солей кальция и магния, которые измеряются в миллиграммах-эквивалентах на 1 л воды ( мг-экв/л). Различают жесткость карбонатную, некарбонатную и общую. Карбонатная (временная) определяет количество бикарбонатных и карбонатных солей кальция. Некарбонатная характеризует наличие в воде некарбонатных солей кальция и магния.

Окисление(8.18) - показатель возможной загрязненности воды источника сточными водами, определяется содержимым в воде органических растворенных веществ. Плотный осадок характеризует содержимое в воде растворенных солей.

О степени бактериального загрязнения воды узнаютпо количеству бактерий, которые содержатся в 1 см³ воды. О степени фекального загрязнения - по присутствию в воде микробов, которые называются кишечной палочкой, « Коли-титр» (8.19) -

это объем воды, в котором содержится одна кишечная палочка, а « коли-индекс» (8.19) - это количество этих палочек в 1 л воды.

Ныне действует ГОСТ 2874-84 «Вода питьевая», в котором приведено две группы требований к качеству воды, которую используют для питья. К первой группе относятся требования, обязательного во всех случаях централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения. Требования второй группы должны быть соблюдены, если в системе водоснабжения есть очистные сооружения.

Требования к качеству воды, которая тратится на производстве, чрезвычайно разнообразные, так как зависит от вида и технологической схемы производства. Устанавливают их в каждом случае технологическим заданием.

4.2 Основные способы очистки воды.

Качество воды из источника водоснабжения и требования к нему потребителю диктует способ и степень очистки воды, а также состав очистных сооружений.

Очистка воды состоит из таких операций:

1) удаление из воды взвешенных в ней веществ (нерастворимых примесей), что способствует снижению ее мутности - осветление (8.20);

2) устранение веществ, которые служат причиной цветности

воды, обесцвечивание(8.21);

3) уничтожение бактерий, которые содержатся в воде (в том

числе и возбудителей болезни) - обеззараживание(8.22).

4) удаление из воды растворенных в ней солей (в частности удаление солей, которые предопределяют жесткость или мягкость), снижение общего солевого состава воды - обессоливание(8.23).

Кроме того, на очистные сооружения могут быть возложенные отдельные специальные задачи - удаление растворенных в воде газов (дегазация), устранение запахов, привкусов и др.

Осветление может осуществляться: отстаиванием воды, фильтрованием ее через взвешенный слой в осветлителях, фильтрованием через слой зернистого фильтрующего материала в фильтрах. Ускорить осаждение взвесейі можно коагулированием (8.24) (реагентная и магнитная коагуляция).

Обеззараживание воды состоит в уничтожении бактерий, которые содержатся в воде. Наиболее распространенные способы обеззараживания - хлорирование (8.25) и бактерицидное облучение (8.26). Иногда применяется специальная обработка воды - обезжелезивание(8.27) и умягчение(8.28), т.е. удаление солей железа и солей, которые служат причиной жесткости воды. Упрочивают состав воды, прибавляя химические реагенты, чтобы предотвратить выпадение из воды солей (главным образом карбоната кальция) и удалению из воды кородирующих реагентов (кислорода и углекислоты).

Воды поверхностных источников для хозяйственно-питьевого водоснабжения обычно осветляют и обеззараживают, что не всегда необходимо при водоснабжении промышленных объектов.

Подземные воды обычно не осветляют, и лишь при наличии (или возможности) бактериальных загрязнений - обеззараживают. Морские воды в некоторых случаях нуждаются в опреснении (обессоливании).

Полная физико-химическая и бактериологическая обработка воды происходит по схеме:

Коагулянт

ПАА

Сира СМ КХО ОТСI Ф ОТС II РЧВ НС-II

Хлор I Осадок Хлор II

на иловые

Активированный уголь площадки

KМnO4

Сырая вода поступает в смеситель с реагентами для осветления куда подается раствор коагулянта (1)

ПАА - полиакриламид; предварительно вводится Cl в виде насыщенного раствора или Mn, или активированный уголь при большой цветности или недопустимом вкусе или запахе.

КХО - камера хлопьеобразования, в ней образуются значительные хлопья коагулянта, облепленные взвешенными веществами, которые подаются в отстойник (3) I-И ступени и там при малых скоростях слипаются и осаживаются, мелкие фракции проходя через фильтр (4) задерживаются на песчано-гравийной загрузке и смываются в осадок. При необходимости устраивают еще одну ступень отстаивания (3а). Отстоянная вода поступает в резервуар чистой воды (РЧВ), куда подается вода, насыщенная хлором (повторное хлорирование). Из РЧВ чистая вода через 1 ч контакта с хлором с дозой Cl<0,5 мг/л отправляется потребителю.

4.3. Коагулирование

Коагулирования применяют перед отстаиванием для более скорого осаждения взвешенных и коллоидных частичек. Из воды при этом иногда удаляют и бактерии. Увеличение эксплуатационных затрат при коагулировании оправдывается сокращением времени отстаивания (вследствие этого уменьшается стоимость строительства) и увеличением степени осветления.

При реагентной коагуляции как коагулянт(8.29) применяют сернокислый алюминий — А1₂(SО₄)с, железный купорос — FеSО₄, хлорное железо — FеСl₃.

Коагулирование имеет три этапа: смешивание воды с раствором реагента; реакция реагента с солями воды, которая сопровождается образованием хлопьев; осаждение хлопьев с частичным выпадением взвесей. Ход реакции можно упрощенно изобразить такими уравнениями:

А1₂ (SО₄)с + ЗСа (НСО₃)₂ - ЗСаSО₄ + 2Аl (ВОН)₃ + 6СО₂,

или А1₂ (SО4)₃ + ЗМg (НСО₃)₂ - Змg0₄ + 2А1 (ВОН)₃ + 6СО₂.

Частички коагулянта способны не только слипаться одна с одной, но и прилипать к поверхности зерен фильтрующего материала при фильтровании воды. Это дает возможность во много раз ускорить осветление воды в фильтрах. Процесс коагуляции зависит от дозы реагента, наличия и количества взвешенных веществ в воде, которая поступает на обработку, температуры обрабатываемой воды, органических примесей, т.е. от степени окисления воды, ее щелочности. Количество реагента, которые вводят на 1 л обрабатываемой воды (мг/л), называется дозой коагулянта. Она зависит от мутности и цветности воды, поступающей на обработку. Коагуляция идет удовлетворительно при рН воды от 5,7 до 7,8 — в зависимости от ее жесткости — и при определенной минимальной щелочности. При недостаточной щелочности воды ее приходится подщелачивать, для чего вместе с коагулянтом в воду добавляют