Определение расчетных расходов сточных вод

Определение расчетных расходов воды

Потребление воды на хозяйственно-питьевые нужды неравномерно как в течение года, так и в течение суток. Наблюдаются изменения расхода: сезонные, вызванные изменением температуры и влажности воздуха; недельные, обусловленные особенностями жизнедеятельности людей в различные дни недели, а также суточные. Последние характеризуются неравномерностью потребления воды в отдельные часы суток, что в значительной мере зависит от степени благоустройства и изменения давления в водопроводной сети. Изменение часовых расходов может вызываться и такими случайными факторами, как показ популярных телепрограмм, спортивных мероприятий и т.п. Значительное влияние на режим водопотребления оказывает социальный и демографический состав населения.

Расчет необходим для определения таких величин, как водопотребление, регулирующие объемы воды в емкостях, затраты энергии на транспортирование воды и др. Он должен служить основой для решения задач управления: оптимального распределения нагрузок между источниками питания, выбора работающих агрегатов и т.п. Необходимо отметить, что разработать графики, адекватно отражающие водопотребление рассматриваемого объекта, весьма сложно и трудоемко. На практике это приводит к необходимости использования приближенных графиков, степень упрощения которых зависит от характерных особенностей и требований проектирования и эксплуатации.

На основании данных о нормах водопотребления, сведений о расчетном числе жителей и потребности в воде промышленных предприятий, забирающих воду из городского водопровода, может быть определено полное среднее расчетное количество воды, которое должно быть подано городу в течение суток. На хозяйственно-питьевые и бытовые нужды населения средние суточные расходы воды Q, м /сут, определяются как:

где q_cp — средний за год расчетный расход воды на одного жителя, принимаемый в соответствии с действующими СНиП; N— расчетное число жителей.

Расчетные объемы водопотребления промышленных объектов определяются на основании технологических расчетов.

Определенные среднесуточные расходы водопотребления могут служить только в качестве общего показателя потребности в воде. В действительности суточные расходы воды в значительной мере зависят от сезона года, климатических изменений, дней недели.

Согласно установленным канонам система водоснабжения должна удовлетворять потребности населения в воде в любые сутки, в том числе в сутки наибольшего (максимального) водопотребления.

Суточная неравномерность потребления воды характеризуется коэффициентами суточной неравномерности К^сут _max Максимальный коэффициент суточной неравномерности представляет собой отношение суточного расхода в дни наибольшего водопотребления к среднему суточному расходу за год Q:

Минимальный коэффициент суточной неравномерности К^сут _min – это отношение суточного расхода в дни наименьшего водопотребления к среднему суточному расходу за год:

Эти коэффициенты, учитывающие уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, принимаются равными: К^сут _max =1,1-1,3; К^сут _min =0,7-0,9. Они получены в результате анализа неравномерности водопотребления в действующих водопроводах.

Максимальный суточный расход является основным расходом, на который должна быть рассчитана система водоснабжения. Однако следует помнить, что потребление воды в течение суток также неравномерно. Степень неравномерности расходования воды зависит от числа жителей в населенном пункте, а также от благоустройства зданий, условий работы предприятий и других местных условий.

Режим водопотребления в течение суток определяется по результатам наблюдений за действующими системами водоснабжения. На рис.1. приведен пример ступенчатого графика водопотребления, где по оси ординат отложены значения часового расхода воды в процентах от суточного расхода.

Рис. 1. Ступенчатые графики потребления и подачи воды

1– равномерная подача воды насосами насосной станции I подъема; 2 – неравномерное потребление воды по часам суток; 3 – неравномерная (двухступенчатая) работа насосов насосной станции II подъема

Часовая неравномерность потребления воды характеризуется максимальными коэффициентами часовой неравномерности, равными:

Максимальный часовой расход для суток наибольшего водопотребления

Минимальный часовой расход для суток наименьшего водопотребления

По данным опыта работы эксплуатируемых городских водопроводов в СниП даны рекомендации для приближенного определения коэффициентов:

Коэффициент α учитывает степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия. Он принимается равным:

Коэффициент β учитывает влияние численности населения объекта. С ростом населения неравномерность водопотребления уменьшается. Ниже приводятся значения коэффициентов β_m_ах и β_min в зависимости от числа жителей N (табл. 7.7).

Таблица 1 Значения коэффициентов

N, тыс. чел.	ДО 0,1	0,15	0,2	0,3	0,5	0,75	1	1,5	2,5
β_m_ах	4,5	4	3,5	3	2,5	2,2	2	1,8	1,6
β_min	0,01	0,01	0,02	0,03	0,05	0,07	0,1	0,1	0,1

N, тыс. чел.	4	6	10	20	50	100	300	1000 и более
β_m_ах	1,5	1,4	1,3	1,2	1,15	1,1	1,05	1
β_min	0,2	0,25	0,4	0,5	0,6	0,7	0,85	1

Графики режима расходования воды, полученные по данным хозяйственно-питьевого водопотребления, не отражают в полной мере режим потребления воды населенным пунктом. Это вызвано тем, что из городской системы водоснабжения, помимо хозяйственно-питьевых расходов, отбирается вода на нужды промышленных предприятий, поливку и др. Обобщенный график расхода воды по часам суток необходимо строить с учетом всех этих расходов и вероятной степени их колебания в течение суток. Потребление воды изменяется также в пределах каждого часа. Однако для упрощения расчетов этим фактором пренебрегают. Кроме того, развитие системы подачи и распределения воды по очередям дает возможность иметь некоторый резерв мощности системы, позволяющий обеспечивать увеличенную подачу воды в случае необходимости. Учитывая вышесказанное, расчетный секундный расход (л/с) в час максимального водопотребления будет равен:

Суточное потребление воды в различные периоды года на промышленных объектах в значительной мере определяется требованиями технологического процесса. На некоторых производствах оно меняется незначительно (например, на производствах, использующих воду для отмывки продукта); на других оно весьма существенно (например, в системах кондиционирования воздуха, конденсации пара и т.п.).

Изменение расходования воды в течение суток зависит от числа смен, количества работающих в каждую смену, режима отбора воды в течение каждой смены, наличия горячих и холодных цехов и других факторов. Однако неравномерность потребления воды промышленными предприятиями, в отличие от неравномерности хозяйственно-питьевого водопотребления населением, может быть поставлена под определенный контроль с помощью технических решений. В ряде случаев вода из городской системы водоснабжения на нужды производства может поступать в регулирующие и запасные емкости, расположенные на территории предприятия, откуда подается местными насосными станциями. Не исключается возможность организации подачи воды предприятиям в часы наименьшего потребления воды городом. Это способствует упорядочению суммарного графика водопотребления и повышению экономичности работы городского водопровода в целом. Расходы на производственные нужды определяют по данным технологических расчетов или удельным нормам расходования воды на единицу выпускаемой за сутки или смену продукции.

Расходы воды, отбираемой из системы на поливку улиц и зеленых насаждений, не должны попадать на часы максимального расходования воды на хозяйственно-питьевые нужды в наиболее нагруженные сутки.

Для каждой категории потребителей должны быть составлены графики потребления воды в течение суток. Для получения суммарного графика необходимо сложить ординаты составляющих его графиков. Используя данные суммарного графика водопотребления, проводят расчеты системы на различные моменты времени.

Максимальный суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды в жилых и общественных зданиях (м^з\сут) определяют по следующей формуле:

Q _{max сут} = qNK_сут\1000,

где q – норма максимального водопотребления на одного человека, л\сут (принимают по СНиП);

N – расчетное число людей в здании;

K_сут– коэффициент суточной неравномерности (принимают по СНиП).

Расходы воды и режим потребления на производственные нужды (м^з\сут) принимают согласно технологической карте процесса и определяют по формуле:

Q_пр = q_m mZ\1000,

где q_m – норма расхода на единицу продукции, л;

m – количество выпускаемой продукции в единицах в смену;

Z – число смен в сутки.

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДООТВОДЯЩИХ СЕТЕЙ

Расчет водоотводящих сетей состоит в определении диаметров и уклонов трубопроводов, обеспечивающих при наиболее благоприятных гидравлических условиях пропуск расходов сточных вод в любой момент времени. Поскольку самотечное движение сточных вод в энергетическом отношении является наивыгоднейшим, то основная задача при проектировании заключается в построении продольного профиля коллекторов, определяющего объемы земляных работ и положения водоотводящих трубопроводов в подземной части относительно других инженерных коммуникаций. Основой для определения диаметров трубопроводов является расчетный расход, зависящий от удельной нормы водоотведения бытовых вод от города, – среднесуточный (за год) расход воды, л/сут, отводимой от одного человека.

Удельная норма водоотведения зависит от уровня санитарно-технического оборудования зданий и в определенной степени от климатических условий.

В табл. 1. показано влияние степени благоустройства зданий на величину удельного водоотведения.

Таблица 1. Удельное водоотведение бытовых сточных вод от города

Степень благоустройства жилых зданий	Удельное водоотведение, л/(чел-сут)
Жилые здания с внутренним водоснабжением и водоотведением:
без ванн	125-160
с ваннами и местными водонагревателями	160-230
с централизованным горячим водоснабжением	230-350

В отдельных микрорайонах в зданиях с повышенным комфортом удельные нормы могут достигать 500—1000 л/(чел • сут). Российский опыт показывает, что обычно удельное водоотведение равно удельному водопотреблению. Действие рыночных отношений в коммунальном хозяйстве будет влиять на удельное водоотведение, поэтому его следует постоянно изучать и уточнять.

Удельное водоотведение бытовых вод промышленных предприятий приведено в табл. 2.

Таблица 2.

Цехи	Удельное водоотведение, л/(чел-сут)	Коэффициент часовой неравномерности К^пр
Горячие (с тепловыделением более 80 кДжДч-м³)	45	2,5
Холодные	25	3

Самые совершенные – непрерывные производственные процессы с повторно-оборотным использованием воды имеют самые низкие значения удельного водоотведения. В период дождей и снеготаяния наблюдается значительное поступление в водоотводящую сеть дождевых и талых вод. В связи с этим возникло требование о проведении проверочных расчетов водоотводящих сетей на пропуск максимального расхода с учетом дополнительного притока дождевых и талых вод. Дополнительный расход q_д, л/с, следует определять на основании данных эксплуатации, а при их отсутствии – по формуле

Где L – общая длина водоотводящей сети, км; m_d – максимальное суточное количество осадков, мм, определяемое по СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика (Приложение 3 Влажность наружного воздуха. Осадки)

Надежный прием и отведение сточных вод в указанный выше период могут быть обеспечены снижением расчетного наполнения коллекторов, что, естественно, удорожает строительство водоотводящих сетей. Опыт эксплуатации водоотводящих сетей Москвы выявил другой, более эффективный способ повышенного водоотведения в паводковые периоды и дни интенсивных дождей. Новая технология зарегулирования притока сточных вод реализуется с использованием аварийно-регулирующих резервуаров, позволяющих значительно снизить пиковую гидравлическую нагрузку на основные сооружения водоотведения, снизить величину коэффициента неравномерности поступления стоков на насосные станции и очистные сооружения, что существенно повышает стабильность их работы.

Определение расчетных расходов сточных вод

Расчёт расхода сточных вод необходим для проведения расчёта гидравлики сетей и сооружений канализации.

Расчётный расход – это максимальный расход стоков, пропускать который должны все установленные в сети сооружения в течение всего своего расчётного периода действия.

В зависимости от специфики различных сооружений расчётный расход сточных вод для них определяется относительно суток, часа и секунды. Для удобства суточный и часовой расходы Q определяются в кубических метрах, а расход секундный q – в литрах. Чтобы определить расчётные расходы нужно знать величины средних Q_cp.

Базовыми показателями для расчета и проектирования сетей и сооружений канализации являются 2 величины расхода сточных вод: расчётный часовой, а чаще его производная – расчётный секундный. Часто используется также суточный расход Q_{макс.сут} . По этому параметру характеризуется объект канализации и её производственная мощность, например КНС (канализационной насосной станции). Он также в обязательном порядке отражается в отчётных данных о работе системы.

Расчётные формулы

Для бытовых сточных вод

Жилые помещения

Для средних расходов:

Q_cp.сут = п · N_р / 1000 м³/сутки;

Q_cp.час = п · N_р / (24 · 1000) м³/час;

q_ср.сек = п · N_р / (24 · 3600) л/сек.

Здесь:

• п — средние нормы водоотведения на 1 жителя (в литрах);

• N_р – расчётное количество жителей.

Для максимальных расходов:

Q_{макс.сут} = Q_cp.сут · k_сут = п · N_р · k_сут / 1000 м³/сутки;

Q_{макс.час} = п₁ · N_р · k_общ / (24 · 1000) м³/час;

q_{макс.сек} = п₁ · N_р · k_общ / (24 · 3600) л/сек.

Здесь k – коэффициенты неравномерности: k_сут – суточной, k_общ – общей.

Предприятия

Для бытовых стоков:

Q_cp.сут = п₂ · N₂ / 1000 м³/сутки;

Q_{макс.час} = п₂ · N₃ · k_час / (Т · 1000) м³/час;

q_{макс.сек} = п₂ · N₃ · k_час / (Т · 3600) л/сек.

Здесь:

· п₂ – норма водоотведения на 1 работника в смену: 45 л в горячих цехах, 25 л – в остальных;

· N₂ – количество работающих в сутки;

· N₃ – количество работников в смену с максимальным их числом;

· k_час – коэффициент неравномерности водоотведения часовой: 3 при норме водоотведения 25 л/чел, 2,5 – при 45 л/чел;

· Т – длительность смены в часах.

Для душевых сточных вод:

Q_сут = п₃ · N₄ / 1000 м³/сутки;

q_{макс.сек} = п₃ · N₅ / (t · 60) л/сек.

Здесь:

· п₃ – норма водоотведения на разовое принятие душа: 40 л/чел для производств с особым санитарным режимом или приводящим к загрязнению тела; 60 л/чел – при повышенном содержании на производстве пыли и влаги с загрязняющими свойствами, а также при обработке зараженных материалов или ядовитых веществ;

· N₄ – ежесуточное количество душевых процедур;

· N₅ – наибольшее число посещений душевых в смену;

· t – продолжительность работы душевых сеток (в расчётах принимается 45 мин).

Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 84; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!