Качество воды

Предельные значения v_р.н и v_р.ф приведены в таблице 4.2 Если при малом числе фильтров значение v_р.ф определяемое по формуле 4.1 окажется большей нормируемой предельной величины, то соответственно должно быть снижено значение расчетной скорости при нормальном режиме.

С учетом расхода воды на промывку, а также для восполнения сокращенной подачи воды фильтрами за время простоя на промывке и в течение сброса первого фильтрата расчетную площадь фильтров в м² определяют из выражения

( 4.2 )

где Q – полезная производительность станции в м³ / сутки, определяемая максимальной суточной подачей воды потребителям ;

T – продолжительность в ч работы станции в течение суток ( обычно Т = 24 ) ;

n – расчетное число промывок каждого фильтра за сутки при нормальном режиме работы станции ( обычно n = 2 – 3 ) ;

w – интенсивность промывки в л/сек м² ( таблица 4.3 )

t₁ – продолжительность промывки в ч ;

t₂ – время простоя фильтров в связи с промывкой , t₂ = 0,33 – 0,5

t₃ – продолжительность сброса первого фильтрата t₃ = 0,17 ч.

Таблица 4.3

Основные параметры промывки

Тип фильтра и загрузки	е в %	w в л/сек м2	t1 в мин
Однопоточные с песчаной загрузкой : dмакс = 1,2мм; dэ = 0,7- 0,8мм	45	12 - 14
dмакс = 1,5мм; dэ = 0,9 – 1 мм	30	14 -16	6 –5
Двухслойные:	50	13 - 15	7 – 6
Двухпоточные:
Взрыхление		6 - 8	2 – 1
основная промывка	30	13 - 15	6 – 5
промывка дренажа		10 - 12	2 – 1

однопоточных фильтров t2 = 0,33 , для двухпоточных – 0,5 ч ;

Расчетная производительность фильтров в м3/сутки при нормальном режиме их работы определяется по формуле.

Q_ф = ТFv_р.н ( 4.3 )

Во время пополнения пожарного запаса станция работает при нормальном режиме, но с повышенной скоростью фильтрации : v_пож < v_р.ф. Добавочный расход в м³/ч который должны пропустить фильтры, определяют по формуле

q_пож = W_пож / t _пож ( 4.4 )

где W_пож – сохраняемый в резервуарах пожарный запас воды в м³;

t_пож – продолжительность пополнения пожарного запаса, принимаемая в соответствии с требованиями СниП равной 24 – 36 ч в зависимости от характера объекта водопотребления.

Проверка достаточности площади фильтров на работу в период пополнения пожарного запаса производится по формуле

( 4.5 )

Число фильтров. При назначении числа фильтров следует обеспечить экономичность решения и надежность работы фильтровальной установки.

По экономическим соображениям количество фильтров на станциях ориентировочно определяется из выражения

( 4.6 )

Число фильтров следует уточнять с учетом соотношения производительностей первой и второй очередей строительства станции. На любом этапе эксплуатации должно быть не менее двух фильтров прм производительности станции до 2000 м3/сутки и не менее трех – при большей производительности. Это условие обеспечивает надежность работы установки для малых и средних станций ; оно обычно оказывается решающим и при определении общего числа фильтров для полного развития станции. так как размеры фильтров на обоих этапах строительства должны быть одинаковыми.

Надежность работы установки обеспечивается не только определенным минимумом параллельно работающих фильтров, но и созданием условий для качественного функционирования таких ответственных элементов скорых фильтров, как распределительная, сборная системы и т.п.

Поэтому максимальная площадь отдельных фильтров обычно не превышает 100 – 120 м², а фильтры площадью более 30 – 40 м² выполняются с центральным каналом ( шириной 0,7 – 0,8 м), разделяющим фильтр на две равные части.

Высотное решение фильтров. Высота фильтра Нф складывается из высот слоев загрузки, слоя воды над загрузкой и высоты бортов.

Высота поддерживающего слоя ( Lгр ), размещаемого на дне фильтра и состоящего из слоев гравия или щебня, определяется суммой высот его слоев из зерен различной крупности, а именно ( считая сверху ) : слоя зерен крупностью 2 – 4 мм – 50 мм ; слоев 4 – 8 мм и 8 – 16 мм по 100 мм ; слоя с крупностью зерен 16 – 32 мм – высотой на 100 мм выше отверстий распределительной системы, но не ниже верха распределительных труб.

Высота фильтрующего слоя ( Lо ) принимается по таблице 4.2 или на основании расчетов фильтрующей загрузки.

Слой воды над загрузкой фильтра принимается из условия предупреждения воздушного засорения фильтра ; обычно его высота L_в > 2 м.

Высота бортов при стабильном расчетном горизонте воды ( как правило, когда число фильтров N > 6 ) должна быть равна Н_б = 0,3 – 0,5м.

При работе фильтров с постоянной скоростью фильтрования высота бортов увеличивается для периодического приема части поступающей на станцию воды во время промывки одного из фильтров.

Необходимая дополнительная высота бортов в м определяется из условия

( 4.7 )

где W _нак – объем воды в м³, накапливаемый за время промывки одного фильтра

W _нак = F1v_рн t₂ ;

F₁ – расчетная площадь одного фильтра в м².

Расчет параметров и числа фильтров для проектируемой водоочистной станции :

а) необходимая площадь фильтров

Расчетная производительность фильтров определяем по формуле 4.3

Q_ф = 24∙ 70 ∙ 6 = 10 080 м³ / сут

Число фильтров определяем по формуле 4.6

= 4 штуки

Глава 5

Физико-химические методы обеззараживания воды.

5.1 Общие положения

Тепловой способ. Кипячение воды в течение 12-20 мин убивает все неспорообразующие микроорганизмы. Для уничтожения спор применяют нагрев воды до 120⁰С под давлением или дробную стерилизацию воды – ее кипятят в течение 15 мин, охлаждают до 35⁰С, выдерживают при этой температуре 2ч для прорастания спор и снова нагревают до кипения.

Действие ультрафиолетового излучения. Вода, длительное время находящаяся на солнечном свету, освобождается от патогенных микроорганизмов. Облучение воды ультрафиолетовыми лучами хорошо обеззараживает воду, свободную от взвешенных и коллоидных примесей.

Действие ионизирующего излучения. По литературным данным, облучение воды рентгеновскими лучами, γ- и β- излучателями обеззараживает воду. Эти методы обеззараживания воды пока не нашли практического применения.

Действие ультразвуковых колебаний убивает большинство микроорганизмов. Интенсивность ультразвукового излучения должна быть не менее 2 вт/см² при продолжительности озвучивания не менее 5 мин.

Обеззараживание воды фильтрованием. Большинство патогенных микроорганизмов (за исключением вирусов) имеет размер более 1-2 мк. Поэтому фильтрованием воды через фильтры с размерами пор менее 1 мк можно освободить ее от микроорганизмов. Метод этот пригоден только для обеззараживания подземных или хорошо осветленных вод с содержанием взвешенных веществ менее 2 мг/л, так как при большем содержании взвеси последняя быстро закупоривает поры фильтра, что приводит к резкому снижению его пропускной способности.

В качестве обеззараживающих используют так называемые ультрафильтры из микропористой керамики или фарфора (фильтры Беркефельда, Шамберлена и др.), фильтры с асбестоцеллюлозными фильтрующими пластинами (фильтры Зейца), мембранные ультрафильтры и др.

Ниже рассматриваются методы обеззараживания, получившие наибольшее распространение в практике очистки воды.

5.2 Обеззараживание воды озоном.

Это наиболее эффективный метод обеззараживания воды. Однако он весьма дорог.

Схема современной озонаторной установки с глубоким осушением воздуха, охлаждением, вымораживанием и поглощением оставшейся влаги абсорбентами показана на рис. 5.1.

Воздух забирается через жалюзийную решетку и проходит через кассетный воздушный фильтр 1. Очищенный от пыли воздух сжимается компрессором 2 и направляется во второй кассетный фильтр 3, в котором очищается от мельчайших капелек масла, попадающих в воздух в компрессоре. По выходе из фильтра часть воздуха направляется в смеситель 4 фильтрованной станции для интенсификации смешивания озона с водой; остальной воздух идет на осушку.

Первый этап осушки воздуха происходит в оросительном холодильнике 5 вследствие конденсации влаги. Компримированный воздух из компрессора имеет температуру 40-50⁰С. при его расширении и охлаждении в оросительном холодильнике выделяется часть влаги. Вода, орошающая трубки холодильника, по которым движется воздух, отводит выделившееся тепло.

Охлажденный воздух поступает в кожухотрубный холодильник 6, в котором воздух поступает по трубам, охлаждаемым кипящим фреоном. Последний поступает от специальной установки 7. Влага из воздуха осаждается в виде инея на поверхности труб и удаляется при остановке и отогревании холодильников. Затем воздух пропускается через абсорбер 8, где остатки влаги сорбируются силикагелем или активной окисью алюминия. Для предотвращения нагрева за счет тепла, выделяющегося при сорбции воды, сорбент в абсорберах охлаждается водой, протекающей по змеевику, который расположен в слое сорбента.

Регенерацию сорбента осуществляют продувкой его горячим воздухом (200-260⁰С), подаваемым от электрокалорифера 9.

Обеспыливание осушенного воздуха после адсорберов достигается с помощью тканевых фильтров 10, его окончательное охлаждение – в оросительных холодильниках 11. Осушенный и охлажденный воздух поступает в озонаторы 12, где часть кислорода воздуха под влиянием тихого электрического разряда превращается в озон. Из озонаторов смесь воздуха с озоном поступает в смеситель 4 для смешивания с обрабатываемой водой.

Расход электроэнергии на получение 1 кг озона из кислорода хорошо осушенного воздуха колеблется для озонаторов различных типов в пределах от 13 до 29 квт ч, а при работе ни неосушенном воздухе – от 43 до 57 квт ч.

5.3 Обеззараживание воды с помощью бактерицидного излучения.

Специфичность биологического действия различных по длине волны участков спектра лучистой энергии была установлена А.М. Маклаковым в 1889г. Дальнейшими исследованиями было показано, что высокой бактерицидностью обладает излучение с длиной волны от 2200 до 2800 А⁰. Этот участок ультрафиолетового спектра называется бактерицидным. Наиболее бактерицидно излучение с длинной волны около 2600 А⁰; излучение с длинами волн 2000 и 3100 А⁰ обладает бактерицидностью, уже в 100 раз меньшей.

Отечественной промышленностью выпускаются ртутно-кварцевые бактерицидные лампы высокого давления (типа ПРК и РКС) и бактерицидные аргоно-ртутные лампы низкого давления (типа БУВ), которые используются для обеззараживания воды в практике водоснабжения.

Характеристики некоторых бактерицидных ламп.

Тип лампы	Номинальная мощность лампы в вт	Расчетный бактерицидный поток в вт	Длина ламп в мм	Диаметр трубки в мм
БУВ – 60П	60	3,9	910 380 1200	25
ПРК - 7	1000	35
РКС – 2,5	2500	60

Обеззараживание воды бактерицидным излучением может производиться только тогда, когда подлежащая обеззараживанию вода обладает малой цветностью и не содержит коллоидных и взвешенных веществ, поглощающих и рассеивающих ультрафиолетовые лучи.

В установках лоткового типа бактерицидные лампы располагаются над поверхностью воды, протекающей тонким слоем по дну лотка; в установках с погруженными лампами обеззараживаемая вода обтекает бактерицидную лампу, находящуюся в потоке воды (схема бактерицидной напорной установки типа ОВ-1-П с одной лампой – представлена на рис. 5.2).

Расчет установок для обеззараживания воды бактерицидным излучением сводится к определению числа ламп, которые необходимы для создания потока бактерицидного излучения, достаточного для обеззараживания данной воды.

Требуемое количество ламп (камер) п в установке определяют по формуле

п = F_б/F_л,

где F_б – необходимый для обеззараживания бактерицидный поток в вт;

F_л – расчетный бактерицидный поток, создаваемый одной бактерицидной лампой после 4000-5000 ч работы, в вт.

Необходимый для обеззараживания воды бактерицидный поток Fб вычисляют по формуле.

Fб = QaRlg( Р/Ро ) / 1563,4 NnNо ( Х.7 )

здесь Q – расчетный расход воды в м3/ч ;

a – коэффициент поглощения облучаемой воды в см –1, равный : для бесцветных подземных вод, получаемых из глубоких подземных горизонтов, 0,1 см –1 ; для родниковой, грунтовой, подрусловой и инфильтрационной воды 0,15 см –1 ; для обработанной воды поверхностных источников водоснабжения 0,2 – 0,3 см –1 ;

R – Коэффициент сопротивляемости облучаемых бактерий в мк вт сек / см2, принимаемый равным 2500 ;

Ро – коли индекс воды в единицах на 1 л до облучения;

Р – то же, после облучения, принимаемый согласно ГОСТ 2874 – 54 не более 3;

Nп – коэффициент использования бактерицидного потока, принимаемый в зависимости от типа установки ( для установок ОВ – АКХ – 1 можно принимать около 0,9 ) ;

Nо – коэффициент использования бактерицидного облучения, принимаемый равным 0,9.

Расход электроэнергии на обеззараживание 1 м3 воды колеблется от 10 вт ч для чистых артезианских вод до 120 вт ч для речных вод после их очистки на обычной фильтровальной станции.

Глава 6.

Экономическое обоснование проектируемой станции очистки питьевых вод*

§ 1.6 Расчёт капитальных затрат на новую очистную станцию*

1. Капитальные затраты для аэрационных сооружений – 5 млн.530тыс.руб.

2. Капитальные затраты для одноступенчатой схемы очистной схемы очистки природной воды – 4млн. 400тыс. руб.

3. Капитальные затраты на строительство – 7 млн. руб.

4. Стоимость блоков реагентного хозяйства 4млн. 250тыс.руб.

5. Стоимость блоков очистки и обеззараживания воды 5 млн. 400 тыс. руб.

6. Стоимость вспомогательного оборудования – 2 млн.875 тыс. руб.

Таким образом, капитальные вложения по новой станции: 29млн.455тыс.руб.

Капитальные вложения базового варианта: 25 млн. 300тыс. руб.

Расчёт себестоимости новой станции:

Он складывается из расходов:

а) На электроэнергию и топливо = 1млн.255тыс.руб.

б) Амортизационные отчисления = 843 тыс.руб.

в) Материалы и химические реагенты = 1млн. 086тыс.руб.

г) Заработная плата = 1 млн. 611 тыс. руб.

д) Цеховые и прочие расходы = 843 тыс. руб.

Себестоимость новой очистной станции

С_Н = 1млн. 255 тыс. + 843 тыс. + 1 млн. 686 тыс. + 253 тыс. + 1 млн. 011 тыс. руб. + 843 тыс. руб. = 5 млн. 891 тыс. руб.

С_Н = 5 млн. 891 тыс. руб.

Базовая себестоимость очистной станции С_Б = 7 млн. 460 тыс. руб.

*Основные положения расчёта и затраты заимствованы из издания: «Справочника по современным технологиям очистки природных и сточных вод и оборудованию. Мин. Экологии и энергетики, Дания. Отдел по Сотрудничеству Дании и России в области окружающей среды в Восточной Европе, 2001 год.

Расчёт годового экономического эффекта

Годовой экономический эффект в данном случае определяется по разности приведённых затрат в сравниваемых вариантах:

Э_Т = (С_Б – Е_Н ∙ К_Б) – (С_Н + Е_Н ∙ К_Н)

С_Н;С_Б = себестоимость по вариантам

К_Б;К_Н = капитальные вложения по вариантам

Э_Т = (7 млн. 460 тыс. + 0,15 ∙ 25 млн. 300 тыс.) – (5 млн. 891 тыс. + 0,15 ∙ 29 млн. 455 тыс.) = (7 млн. 460 тыс. + 3 млн. 795 тыс.) – (5 млн. 891 + 4 млн. 418 тыс.) = 11 млн. 255 тыс. – 10 млн. 309 тыс. = 946 тыс. руб.

Срок окупаемости капитальных вложений определяем по формуле:

Срок окупаемости З года

Коэффициент экономической эффективности капитальных вложений:

Глава 7

Безопасность жизнедеятельности

§ 1.7 понятие экологической безопасности

Безопасность – способность предмета, явления или процесса сохранять свои основные характеристики, параметры, сущность при патогенных разрушающих воздействиях со стороны других предметов, явлений и процессов. Безопасность является важнейшей потребностью человека наряду с его потребностью в еде, одежде, жилище, в информации. Собственно вся деятельность людей направлена на удовлетворение физиологических, социальных и духовных потребностей, включая и обеспечение безопасности. Когда какие – то из них не удовлетворяются, нарушается динамическое равновесие в системе жизнеобеспечения человека, наступают изменения к ухудшению, нередко необратимые, гибельные. Это в равной мере, относится и к другим системам – обществу, государству, природе, технологиям хотя уровни удовлетворения их потребностей в безопасности разные.

Проблема безопасности, что заключено в самом этом слове предполагает отсутствие, ограничение или снятие опасности. Но весь парадокс в том, что безопасности без опасности не бывает. Безопасность обретает своё существование в связи с появлением угроз. Другими словами, основным критерием безопасности является чувство опасности или способность определять социальные или природные явления, которые могут нанести ущерб в настоящем и будущем.

Экологическая безопасность – процесс обеспечения защищённости жизненно важных интересов личности, общества, природы и государства от реальных и потенциальных угроз, создаваемых антропогенным или естественным воздействием на окружающую среду.

- Система экологической безопасности – совокупность законодательных, технических, медицинских и биологических мероприятий, направленных на поддержание равновесия между биосферой и антропогенными, а так же естественными внешними нагрузками.

- Субъекты экологической безопасности – индивидуум, общество, биосфера, государство.

- Объекты экологической безопасности - жизненно важные интересы субъектов безопасности: права, материальные и духовные потребности личности, природные ресурсы и природная среда как материальная основа государственного и общественного развития

- Предельно допустимая экологическая нагрузка – максимальный уровень воздействия антропогенных факторов, при котором сохраняется функциональная целостность экосистем.

- Зона чрезвычайной экологической ситуации – участки территории, где в результате хозяйственной или иной деятельности происходят отрицательные изменения окружающей среды, влекущие за собой нарушения здоровья населения, нарушение равновесия естественных экосистем, прежде всего генетических фондов.

- Зона экологического бедствия – участки территорий, где в результате хозяйственной деятельности либо иной деятельности, а так же естественных катаклизмов произошли необратимые изменения окружающей среды, влекущие за собой увеличение заболеваемости и смертности населения, разрушение биогеоценозов биогеоценозов.

- Здоровье – состояние полного физического психологического и социального благополучия, а не просто отсутствие заболеваний или недомоганий (определение всемирной организации здоровья).

Несмотря на наличие нормативной базы по экологической безопасности и весьма разветвлённой системы государственных структур, связанных с решением проблем экологической безопасности, проблемы экологической безопасности страны не только не уменьшаются, а продолжают расти. Можно выделить две главные причины: 1) переходный характер нашего общества с его нестабильностью. Это определяет недостаточное влияние к проблемам экологической безопасности;

2) Слабая разработка теоретических и прикладных аспектов проблемы экологической безопасности в России.

В мире признано, что стержнем концепции экологической безопасности является теория экологического риска и прикладная её часть – определение уровня приемлемого риска (этот риск во многом определяет воздействием на здоровье людей). Чем быстрее мы войдём на мировой уровень теоретических и практических разработок в этой области, тем успешнее будет, решаться задача обеспечения национальной безопасности страны.

Положение с разработкой концепции экологической безопасности стало меняться лишь с конца 1991 года. В 1991 году (ноябрь) Госсовет России выдвинул основы концепции, в конце 1992 года Минприроды разработал программу «Экологическая безопасность России». В начале 1993 года рассмотрена концепция экологической безопасности России. Совет безопасности РФ в марте 1993 года обсудил вопрос о состоянии здоровья населения России (в том числе в связи с экологическим состоянием страны).

Заключение

1. В результате проведённой работы обоснован выбор типа очистной станции питьевых вод для г. Электроугли Ногинского района Московской области

2. Разработан генеральный план водоочистной станции на 10 тыс. м³/сутки

3. Разработан поэтажный план здания водоочистной станции.

4. Разработана безнапорная высотная схема водоочистной станции и её компоновка.

5. Проведён подбор осветлителей и расчётным методом определены их размеры

6. Проведены выбор типа фильтров и определены их размеры

7. Определены технологические параметры водоочистной станции.

Список литературы.

1. Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды. СниП 2.04.02 – 84 - М.; Центральный институт типового проектирования, 1989;

2. Серебряков Н.Б. Проектирование водопроводных сооружений - М.; Стройиздат, 1984;

3. Карюхина Т.А., Чуранова И.Н. Контроль качества воды, Учебник, -М.; Стройиздат, 1986;

4. Фрог Б.И., Левченко А.П. Водоподготовка. – М.; изд. МГУ, 1996

5. Яковлев С.В. и др. Водоотведение и очистка сточных вод. Учебник, - М.; Стройиздат,1996;

6. СниП 2.04.02 – 84 Водоснабжение, наружные сети и сооружения. – М.; Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000;

7. Сан ПиН 2.1.4.559 – 96 Питьевая вода. – М.; инф.изд Центр Госкомсанэпиднадзора России, 1996;

8. Николадзе Г.И., Солов М.А. Водоснабжение. – М.; Стройиздат, 1995;

9. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. – М.; Высш. шк.,1987;

10. Оводов В.С. Сельскохозяйственное водоснабжение и обводнение. – М.; Колос, 1984;

11. Смягин В.Н., Небольсина К.А., Беляков В.М. Курсовое и дипломное проектирование. – М.; Агропромиздат, 1990;

12. Карамбиров Н.А. Сельскохозяйственное водоснабжение. – М.; Анропромиздат, 1996;

13. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. Киев; Высш. шк., 1981;

14. Расчет проектирования систем водохозяйственного. – М.; Колос, 1995;

15. Клячко В.А., Апельнин И.Э. Очистка природных вод. Изд. лит. По строительству. – М.; 1979.