Расчет объема резервуара чистой воды
Ультрафиолетовое обеззараживание воды. Расчет резервуара чистой воды
Страницы работы
Содержание работы
5 Ультрафиолетовое обеззараживание воды
Технология ультрафиолетового обеззараживания воды имеет неоспоримые преимущества по сравнению с технологиями хлорирования и озонирования: мгновенное обеззараживание; экологически более чистая; эффективней против вирусов; не приводит к изменению цвета и запаха воды; безопаснее и значительно проще в обслуживании; значительно дешевле, чем капитальные и эксплуатационные расходы при хлорировании и озонировании.
На рисунке 6 представлен общий вид безнапорной установки.
1 – задвижка; 2 – кассеты; 3 – входной шибер; 4 – распределительное устройство; 5 – крышка; 6 – выходной шибер; 7 – тельфер
Рисунок 6 – Общий вид бактерицидной установки с десятью кассетами
Потребный бактерицидный поток, , вт, определяется по формуле
, (155)
где α – коэффициент поглощения облучаемой воды, для родниковой, грунтовой и инфильтрационной воды принимаем α = 0,15 см -1 ;
k – коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий, принимаем равным 2500 мквт·с/см 2 ;
P– количество бактерий в 1 дм 3 воды до облучения, принимаем равным коли-индексу P = 1000;
P – количество бактерий в 1 дм 3 воды после облучения, или коли-индекс облучённой воды, принимаемый P = 1;
ηп – коэффициент использования бактерицидного потока, для установок с погружным источником принимаем ηп = 0,9;
η – коэффициент использования бактерицидного излучения, зависящий от толщины слоя воды, её физико-химических показателей и конструктивного типа установки, принимаем равным 0,9.
вт.
Потребное число ламп, , шт, определим по формуле
, (156)
где Fл – расчётный бактерицидный поток лампы после 4500 – 5000 ч горения, Fл = 75 вт.
шт.
Следовательно установка типа ОВ-1П-РКС должна состоять из трех кассет, по шесть ламп в каждой. Принимаем две рабочих и одну резервную, или всего (3+1)·6 = 24 ламп.
Длина рабочей части канала установки, , м, определим по формуле
, (157)
где l – расстояние между кассетами, равное 0,4 м;
N – общее количество кассет.
м.
6 Расчет резервуара чистой воды
Для повышения надежности системы водоснабжения применяют резервуар чистой воды для хранения в них регулирующего, противопожарного и аварийного запасов воды. Общее число в одном узле системы должно быть не менее двух. В РЧВ должна обеспечиваться циркуляция воды и обмен всей воды в течение не менее пяти суток. Внутренняя поверхность резервуара должна быть оштукатурена или покрыта полимерными пластинами.
Регулирующий объем воды в резервуаре, , м 3 , должен определяться по графикам поступления и отбора воды, а при их отсутствии по формуле
, (158)
где Кн – отношение максимальной часовой подачи воды в регулирующую емкость к среднему расходу в сутки максимального водопотребления;
Кч – коэффициент часовой неравномерности отбора воды из регулирующей емкости.
Коэффициент часовой неравномерности водопотребления определим по формуле из [1]
, (159)
где αmax – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаем αmax = 1,25;
βmax – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте,
.
Коэффициент Кн найдем по следующей формуле
, (160)
, (161)
м 3 /ч,
.
м 3 .
Объем воды для промывки фильтров, , м 3 , составит
, (137)
где qпр – количество воды, необходимое для одного фильтра, м 3 ;
N – количество фильтров;
n – количество промывок за сутки.
м 3 .
Общий объем резервуара чистой воды, , м 3 , определим по формуле
, (139)
где Wдоп – противопожарный объем воды, Wдоп = 1296 м 3 .
м 3 .
Принимаем 2 резервуара размерами в плане 26×26 м, глубиной 4,5 м, общим объемом =6084 м 3 .
7 Составление высотной схемы
Сооружения надлежит располагать по естественному склону местности с учетом потерь напора в сооружениях, соединительных коммуникациях и измерительных устройствах.
Составление высотной схемы (при самотечном движении воды) начинаем с конечного сооружения, т.е. с РЧВ, задавшись отметкой наивысшего уровня воды в нем. Эта отметка должна быть на 0,25 – 0,5 м выше отметки земли (для предотвращения инфильтрации грунтовых вод в РЧВ).
По заданию эта отметка равна 130 м.
Опираясь на укрупненные потери напора, которые сведены в таблицу 4, согласно СниП [2, пункт 6.219] строим высотную схему.
Проектирование хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения населенного пункта
Wрег = (12,32 11825) / 100 = 14568 м3 (46)
где = 14568 м3/сутки (табл. 1.1)
Так как наибольший расчетный расход воды требуется на тушении одного пожара на предприятии, то
W10минн.з.пож = (70 ∙ 10 ∙60) / 1000 = 42м3 (47)
Согласно таблицы 1.1.
W10минн.з.х-п = (694,303 ∙10) / 60 = 115,7171 м3 (48)
Wнз = ;
42 + 115,7171 = 157,7171 м3 (49)
;
Wб = 14568 + 115,7171 = 145841,7 м3 (50)
По приложению III принимаем типовую водонапорную башню высотой 22,5 м с баком емкостью Wб = 500 м3.
Зная емкость бака, определим его диаметр и высоту:
Дб = 1,24 3Ö Wб = 1,24 = 9,8 м. Нб = Дб /1,5 = 9,8/1,5 = 6,5 м.
Расчет резервуаров чистой воды
Резервуары чистой воды предназначены для регулирования неравномерности работы насосных станций I и II подъемов и хранения неприкосновенного запаса воды на весь период пожаротушения:
Wр.ч.в. = Wрег + Wнз
Регулирующая емкость резервуаров чистой воды может быть определена на основе анализа работы насосных станций I и II подъемов.
Режим работы НС-I обычно принимается равномерным, так как такой режим наиболее благоприятен для оборудования НС- I и сооружений для обработки воды. При этом НС-I, так же как и НС-II, должна подать все 100% суточного расхода воды в поселке. Следовательно, часовая подача воды НС-I составит 100/24 = 4,167% от суточного расхода воды в поселке. Режим работы НС-II приведен в разделе 3.
Для определения Wрег воспользуемся графоаналитическим способом. Для этого совместим графики работы НС-I и НС-II (рис. 6.1). Регулирующий объем в процентах от суточного расхода воды равен площади «а» или равновеликой ей сумме площади «б».
Wрег = (5 – 4,167) 16 = 13,3%, или
Wрег = (4,167 – 2,5) 5 + (4,167 – 2,5) 3 = 13,3%. (51)
Суточный расход воды составляет 3814,5 м3 и регулирующий объем резервуара чистой воды будет равен:
Wрег = (11825 х 13,3)/100 = 1572,72 м3 (52)
Неприкосновенный запас воды Wн.з. в соответствии с п. 9.4 СНиП 2.04.02–84 определяется из условия обеспечения пожаротушения из наружных гидрантов и внутренних пожарных кранов (пп. 2.12 – 2.17, 2. 20,2.22 – 2.24 СНиП 2.04.02–84 и пп. 6.1 – 6.4 СНиП 2.04.01–85), а также обеспечение максимальных хозяйственно-питьевых и производственных нужд на весь период пожаротушения с учетом требований п 2.21 СНиП 2.04.02–84.
Рис. 6.1. Режим работы НС-II и НС-I: а – поступление воды в резервуар; б – убыль воды из резервуара
Wн.з. = Wн.з.пож + Wн.з.х-п
При определении объема неприкосновенного запаса воды в резервуарах допускается учитывать пополнение их водой во время тушения пожара, если подача воды в резервуар осуществляются системами водоснабжения I и II категории по степени обеспеченности подачи воды, т.е.
Wн.з. = (Wн.з.пож + Wн.з.х-п) – Wн.с-1
В нашем примере:
Wн.з.пож = 140 3
3600 /1000 = 1512 м3, (53)
где tт = 3 ч – расчетная продолжительность тушения пожара (п 2.24 СНиП 2.04.02–84).
При определении Qпос.пр не учитываются расходы воды на поливку территории, прием душа, мытье полов и мойку технологического оборудования на промышленном предприятии, а также расходы воды на поливку растений в теплицах, т.е. если эти расходы воды попали в час максимального водопотребления, то их следует вычесть из общего расхода воды (п. 2.21 СНиП 2.04.02–84). Если при этом Qпос.пр окажется ниже, чем водопотребление в какой-либо другой час, когда душ не работает, то максимальный расход воды следует принимать в соответствии со столбцом 10 табл. 1.1.
В данном примере Q’пос.пр = 670,1655 м3
Wн.з.х-п = 670,1655 х 3 = 2010,49 м3 (54)
Во время тушения пожара насосы НС-I подают в час 4,167% суточного расхода воды, а за время будет равен:
Wнс-1 = (11825 ∙4,167 ∙ 3) / 100 = 1478,24м3 (55)
Таким образом, объем неприкосновенного запаса воды будет равен:
Wн.з. = (1512 + 686,82) – 476,85 = 1721,97 м3 (56)
Полный объем резервуаров чистой воды:
Wр.ч.в.= 507,33 + 1087,47 = 1594,8 м3 (57)
Согласно п. 9.21 СНиП 2.04.02–84 общее количество резервуаров должно быть не менее двух, причем уровни НЗ должны быть на одинаковых отметках, при включении одного резервуара в остальных должно храниться не менее 50% НЗ, а оборудование резервуаров должно обеспечивать возможность независимого включения и опорожнения каждого резервуара.
Принимаем два резервуара объемом 800 м3 каждый (приложение IV).
Рис. 6.2. План камеры переключения резервуара чистой воды для HC-II низкого давления
Рис. 6.3. План камеры переключения РЧВ для НС-II высокого давления
Подбор насосов для насосной станции второго подъема
Из расчета следует, что НС-II работает в неравномерном режиме с установкой в ней двух основных хозяйственных насосов, подача которых будет равна:
Qхоз.нас = 11825 2,5 /100 = 295,625 м3/ч = 82,11 л/с (58)
Необходимый напор хозяйственных насосов определяем по формуле
Нхоз.нас = 1,1hвод + Нвб + Нб + (zвб – zнс),
где hвод — потери напора в водоводах, м; Нвб — высота водонапорной башни, м; Нб – высота бака водонапорной башни, м; zвб и zнс – геодезические отметки, соответственно, места установки башни и НС-II; 1,1 – коэффициент, учитывающий потери напора на местные сопротивления (п. 4. приложения 10 СНиП 2.04.02–84)
Определение полного объема резервуаров чистой воды.
Резервуары чистой воды (рис. ) расположены на территории очистной станции и выполняют роль запасных и регулирующих емкостей. Прошедшая необходимую очистку вода забирается из них насосами второго подъема и подается в сеть города. Объем резервуаров определяется по формуле
(20)
Регулирующий объем определяется совмещением графика поступления воды в резервуар от очистных сооружений и графика отбора воды из резервуара насосами второго подъема (см. рис. 2, 3):
(21)
где W I ,W II – наибольшие ординаты между интегральными линиями подачи (ОС) и потребления (НС-II), %.
Неприкосновенный запас воды на тушение расчетного количества пожаров в течение 3-х часов согласно [1, п. 9.4]:
(22)
Объем воды на собственные нужды очистных сооружений согласно [1, п. 6.6] можно принимать равным 10-14% от максимального суточного расхода. Резервуары чистой воды принимаются по типовым проектам (прил. 9), их количество должно быть не менее двух [1, п. 9.21].
Для нахождения необходимого напора насосов второго подъема определяются отметки дна z1, и неприкосновенного пожарного запаса z2 (см. рис. 7) исходя из количества резервуаров n, их размеров и подсчитанных объемов, хранящихся в каждом резервуаре:
(23)
где Fрчв – площадь основания резервуара чистой воды, м 3 .
При этом верхний уровень воды zв в резервуаре чистой воды принимается на 0,5…1,0 м выше отметки земли. Отметка земли у РЧВ принимается по генплану.
м
м
м
м
Резервуары чистой воды принимаем по типовым проектам, их количество 2 – ТП 90-4-63.83 (объем – 1400 м, размеры основания — 18×18 м, высота – 4,84м).
Для нахождения необходимого напора насосов второго подъема определяются отметки дна z1, и неприкосновенного пожарного запаса z2 (см. рис. 7) исходя из количества резервуаров n, их размеров и подсчитанных объемов, хранящихся в каждом резервуаре:
Расчет емкости и конструирование РЧВ;
Определение фактических свободных напоров в узлах систем водоснабжения
Отображение режимов водопотребления населения и промпредприятий. Построение суммарных графиков водопотребления города
Организация противопожарного водоснабжения в НП. Системы пожаротушения высокого и низкого давления
По способу тушения пожара системы подразделяются на системы пожаротушения высокого и низкого давления. При системе пожаротушения высокого давления водопровод должен обеспечить в надлежащий момент не только подачу воды к месту пожара установленными нормами пожарного расхода воды, но и повышение давления водопроводной сети до величины, достаточной для создания пожарных струй непосредственно от гидранта. Обычно в этих системах повышение давления обеспечивается лишь на время тушения пожара. Минимальное гидростатическое давление в наружной сети противопожарного водопровода высокого давления должно обеспечивать высоту компактной струи не менее 10м при расчетном расходе и расположении ствола на уровне наивысшей точки самого высокого здания, но не превышать 0,4МПа. Максимальное давление у любого гидранта не более 0,9МПа, в хоз-п/пожарном водопроводе не более 0,6МПа, в производственно-п/пожарном – не более 0,9МПа.
При системе низкого давления водопровод должен обеспечить лишь подачу увеличенного в связи с пожаром расхода воды. Напор для получения пожарных струй создается передвижными пожарными насосами, забирающими воду из водопроводной сети через гидранты. Системы пожаротушения высокого давления применяют иногда в водопроводах промпредприятий. В НП обычно применяют системы низкого давления.
При проектировании водопровода знать только максимальное водопотребление недостаточно. Необходимо еще знать почасовое распределение потребления воды в течение суток. Точно установить график возможного водопотребления невозможно, но приблизительно можно. Обычно ориентируются на водопотребление аналогичных НП. Кроме того, разработаны типовые графики водопотребления в зависимости от к-та неравномерности K = Qmax/Qcp (график водопотребления). Работа НС.
Фактических свободных напоров в узлах сети определяется по ф-ле:
Hсв ф = Пi – Zi, где Пi – пьезометрическая отметка i-ой точки, Zi – отметка земли в i-ой точке.
Если фактический свободный напор во всех точках сети ≥ требуемым свободным напорам, то ДТ выбрана правильно. Если условие не выполнено, то необходимо выбрать новую ДТ и повторить расчет.
Резервуары предназначены для хранения хозяйственно-питьевого, противопожарного запасов воды, и запасы воды на собственные нужды очистных сооружений.
Объем резервуара определяется по формуле: WРЧВ = Wрег. + Wпож. + Wо, м 3 , где: Wрег. – регулирующая ёмкость резервуара чистой воды, Регулирующая емкость бака определяется по формуле: Wрег. = (P * Qcут. max)/100, м 3 , где Р – максимальный остаток в баке. Qcут. max — максимальный суточный расход. Wпож. – неприкосновенный противопожарный запас воды, определяемый из расчёта подачи воды на тушение пожара в течение 3 часов наибольшего водопотребления; определяется по формуле: Wпож. = 3 * (Qmax хоз. + Qпож.ч – Q1), м 3 , где Qmax хоз. – максимальный хозяйственный расход в часы максимального, м 3 /ч, Qпож.ч – максимальный часовой расход на тушение, Qпож. = 3,6 * (q н. пож. * n + q вн. пож.), м 3 /ч, где q н. пож. – расход воды на тушение наружных пожаров, л/с; n – расчётное количество одновременных пожаров по СНиП); q вн. пож. – расход воды на тушение внутренних пожаров, л/с. Q1 – часовая подача воды НС-II (4,17 % от Qmax сут.), Wо – запас воды на нужды очистной станции: Wо = (5÷7)% * Qmax сут.. Количество РЧВ принимается равным 2, тогда полезный объём одного резервуара равен: Wполезн. = WРЧВ1 = WРЧВ/2, м 3 . Принимаем марку РЧВ (b*l*h).
Зная параметры резервуара, определяют уровень воды в нём и пожарный объём по формулам:
— неприкосновенный противопожарный запас воды в резервуаре:
— величина слоя воды в резервуаре:
Также определяют отметки дна резервуара и пожарного уровня в нём:
Конструктивное оформление резервуаров весьма разнообразно. Ранее применялись кирпичные резервуары, а также из бутового камня. В современных системах водоснабжения преимущественное распространение получили ж/б резервуары самых различных форм, конструкций и методов изготовления. Стальные резервуары, устраиваемые наподобие нефтяных цистерн. Они имеют различную вместимость и строятся в виде вертикальных цилиндров различного Ø и высоты, иногда с ж/б и бетонным днищем. Трудность и большая стоимость защиты стальных резервуаров от коррозии, а также осуществление термоизоляции являются существенным препятствием к их широкому применению. Есть также резервуары, выполняемые в виде копаных в земле водоемов, используемых в качестве запасных емкостей. Их строят обычно открытыми.
В соответствии с требованиями строительных норм пожарный запас воды, превышающий 1000м 3 , должен быть разделен между двумя резервуарами. В крупных установках устраивают несколько резервуаров, дающих в сумме расчетный объем воды. Это обеспечивает бесперебойность работы системы, возможность выключения на ремонт отдельных резервуаров, а также выполнение строительства по очередям.