Водоснабжение 2

– сумма потерь напора на пути движения воды от водоносного пласта

до резервуара, м (согласно заданию =5 м).

Выбираем погружной насос – ЭЦНВ-10-120-60:

- Подача, м³ /ч – 127

- Высота напора, м – 60

- Число ступеней – 3

- Диаметр наружного агрегата, мм – 234

- Диаметр внутреннего напорного трубопровода, мм – 121

- Длина агрегата, мм – 1370

- Масса агрегата, кг – 324

- Электродвигатель – ПЭДВ-8-140

- Мощность, кВт – 32

Определение глубины погружения водоподъемного оборудования.

Минимальная глубина погружения водоподъёмного насоса в скважину складывается из следующих величин:

, м,

где – глубина понижения статического уровня, м;

– величина понижения статического уровня при водоотборе, м;

– сумма потерь напора в фильтре и в эксплуатационной обсадной колонне скважине, м;

– оптимальное расстояние от динамического уровня до всасывающих отверстий насоса, принимается в пределах 3 – 7 м.

м.

Инженерное решение :

Исходя из гидрогеологических условий (мощность зоны аэрации равна 1,8 м., мощность продуктивного горизонта H = 11,9 м.), потребуется углубление скважин до непродуктивной толщи, что повлечет искривление линии тока и сокращение производительности скважин. Для избежания этого принимаем решение - уменьшение нагрузки на 1 рабочую скважину и доводим их количество до 4.

Определяем точный , необходимый для удовлетворения :

м³ /сут = 91,6 м³ /ч

Диаметр фильтра определяется по формуле:

м,

Выбор типа водоподъемного оборудования:

м,

где – геометрическая высота водоподъёма, м (согласно заданию =12 м);

– расчётное понижение статического уровня воды, м;

= м.

– сумма потерь напора на пути движения воды от водоносного пласта

до резервуара, м (согласно заданию =5 м).

Выбираем погружной насос – ЭЦНВ-10-120-60:

- Подача, м³ /ч – 127

- Высота напора, м – 60

- Число ступеней – 3

- Диаметр наружного агрегата, мм – 234

- Диаметр внутреннего напорного трубопровода, мм – 121

- Длина агрегата, мм – 1370

- Масса агрегата, кг – 324

- Электродвигатель – ПЭДВ-8-140

- Мощность, кВт – 32

Определение глубины погружения водоподъемного оборудования:

, м,

где – глубина понижения статического уровня, м;

– величина понижения статического уровня при водоотборе, м;

– сумма потерь напора в фильтре и в эксплуатационной обсадной колонне скважине, м;

– оптимальное расстояние от динамического уровня до всасывающих отверстий насоса, принимается в пределах 3 – 7 м.

м.

Проектируемый водозабор будет состоять из 4-х взаимодействующих скважин, дебит одиночной скважины Q_скв. =2198,95 м³ /сут, =0,271 м, H_p = 22,99 м, H_п = 12,79 м.

2.3.2 Выбор типа и расчет фильтра.

Фильтр является одним из наиболее ответственных элементов водоприёмной скважины. Он служит для крепления её стенок в пределах водоносного пласта и для предупреждения выноса частиц водовмещающей породы в скважину при пропуске воды.

Правильный подбор фильтра применительно к конкретным гидрогеологическим условиям обеспечивает более продолжительную работу водозаборной скважины и устойчивость её производительности во времени. В основу подбора фильтра должны быть положены следующие требования:

- необходимая механическая прочность против химической коррозии и эрозионного воздействия воды;

- минимальные диаметры фильтровых каркасов и максимальный пропуск воды;

- большая скважность для увеличения пористости в зоне сопряжения поверхности фильтра с водоносной породой;

- скважность и размер проходных отверстий подбираются в зависимости от механических свойств водовмещающих пород и химического состава подземных вод;

- возможность механической, а в ряде случаев и химической очистки каркасов фильтров, выполняемой с помощью растворителей.

В валунно-галечниковых неустойчивых породах (d50 гравийно-галечниковых отложений составляет 4,4 мм) рекомендуется установка каркасно-стержневого фильтра с проволочной обмоткой. Фильтры на стержневых каркасах обладают лучшими гидравлическими свойствами и обеспечивают более эффективную работу скважин при длительной их эксплуатации.

Расчет рабочей части фильтра сводится к определению его диаметра и длины, которые в свою очередь зависят от проектного дебита, мощности продуктивно пласта и габаритов применяемого водоподъемника для откачки.

Расчет фильтра приведен в пункте 2.2 (Выбор типа и определение производительности водозабора) и пункте 2.3.1 (Выбор типа и определение глубины погружения водоподъемного оборудования).

Длина отстойника принимается равной 3 м.

Так как водоносный горизонт безнапорный и не защищен с поверхности водоупорными породами, рабочую часть фильтра следует располагать в нижней части пласта.

2.3.3 Разработка конструкции водозабора.

Конструкция водозабора представляет собой 4 взаимодействующие скважины, расположенные на расстоянии двух радиусов влияния 2*R_вл =2*364,06=728,12 м друг от друга.

1 2 3 4

2*R_вл 2*R_вл 2*R_вл

2.3.4 Способ проходки и техническая характеристика используемого оборудования при сооружении водозабора.

Применяется ударно-канатный способ бурения.

Преимущества способа – возможность сооружения скважин большого диаметра (до 900 мм) и высокое качество получаемой геологической информации.

К недостаткам относятся невысокая производительность, сложность и большая металлоемкость конструкции скважины.

Бурение в галечниках и гравийных породах ведут двутавровыми долотами и применяют желонку с плоским клапаном, который утяжеляют ударной штангой массой 350-400 кг. Во избежание заклинивания галькой внутренний диаметр желонки должен быть на 30% меньше внутреннего диаметра обсадных труб. Высота сбрасывания желонки составляет 0,8-1 м. Крепление осуществляется с одновременным углублением забоя. Если при чистке извлекается только мелкая галька, используется пирамидальное долото, которое разрушает крупную гальку и забивает ее в стенки скважины. Дальнейшая проходка осуществляется с опережением забоя на 1-1,5 м и последующем креплением этого интервала трубами.

Проектная глубина скважины составит:

м,

где:

Н – мощность водоносного пласта, м;

– глубина понижения статического уровня, м;

l₀ - длина отстойника, м.

При ударно-канатном способе диаметр эксплуатационной колонны должен превосходить диаметр фильтра не менее чем на 50 мм.

Эксплуатационная фильтровая колонна предусматривается диаметром 325 мм (трубы муфтовые) с толщиной стенки 20 мм и возвышением над устьем скважины на 0,5 м, диаметр кондуктора пройденного на глубину 1,5 м составит 351 мм (трубы муфтовые).

Для бурения скважин применяется установка УГБ-3УК

Техническая характеристика установки:

Глубина бурения, м…………………………………………………………………..300

Наибольший диаметр скважины, мм………………………………………………..600

Частота ударов снаряда о забой, уд/мин…………………………………………..40-50

Высота подъема снаряда, мм…………………………………………………..350-1000

Грузоподъемность лебедки, т:

инструментальной………………………………………………………………………2

желоночной……………………………………………………………………..1,26-1,56

талевой……………………………………………………………………………….0,8-1

Средняя скорость навивки каната

на инструментальный барабан лебедки, м/с…………………………………...1,1-1,37

Мощность привода, кВт……………………………………………………………….22

Высота мачты, м………………………………………………………………………..13

2.4 Обоснование и характеристика методов улучшения качества питьевой воды.

2.4.1 Обработка воды активным углем.

Сорбционный метод дезодорации является значительно более надежным, по сравнению с окислительным, так как он ос­нован не на трансформации органических веществ, а на их из­влечении из воды. Из известных сорбентов наиболее эффективны­ми являются активные угли. Они хорошо сорбируют фенолы, полициклические ароматические углеводороды, в том числе кан­церогенные, большинство нефтепродуктов, хлор- и фосфороргани­ческие пестициды и многие другие органические загрязнения. Однако и сорбцию на активных углях нельзя рассматривать в ка­честве универсального средства очистки воды от органических соединений. Так, имеются вещества, которые ими не задержива­ются (например, органические амины) или задерживаются плохо (например, синтетические поверхностно-активные вещества).

Активные угли применяют в виде порошка (углевание воды) или в виде гранул в качестве загрузки фильтров. Углевание воды имеет ряд недостатков, которые ограничивают его использование: трудности, связанные с замачиванием и дозированием угля, с не­обходимостью иметь емкости для контакта его с обрабатываемой водой и т. д. Поэтому углевание воды может быть использовано главным образом тогда, когда оно должно проводиться эпизоди­чески, кратковременно и в небольших дозах.

Для дозирования угольной пульпы предусматривают замачи­вание угля в течение 1 ч в баках с механическим или гидравли­ческим перемешиванием. Угольную пульпу концентрацией до 8% вводят в воду до коагулянта не менее чем за 10 мин. Дозу угля перед фильтрами принимают до 5 мг/л.

Более надежным является применение гранулированных ак­тивных углей, используемых в качестве фильтрующей загрузки. Фильтры, загруженные гранулированным активным углем неза­висимо от колебания уровня загрязнения воды, служат постоянно действующим барьером по отношению к сорбируемым вещест­вам, если емкость угля не исчерпана.

Угольные фильтры располагают после осветлительных. Возможно примене­ние совмещенных осветлительно-сорбционных фильтров. Сорбционные фильтры периодически промывают во­дой.

Недостатком применения угольных фильтров является регене­рация активного угля, которая может производиться следующими методами: химическим, термическим и биологическим. Химиче­ским метод предусматривает предварительную обработку угля острым паром, а затем щелочью. Метод сложный, трудоемкий и недостаточно эффективный, так как не восстанавливает сорбционную способность материала полностью. Термический метод за­ключается в выжигании адсорбированных органических соедине­ний в специальных печах при температуре 800 ... 900 0С. Описываемый метод регенера­ции не только сложен, но сопряжен с потерями угля при обжиге. Биологический метод регенерации основан на жизнедеятельности бактерий, минерализующих адсорбированные углем органические соединения, однако этот процесс протекает крайне медленно.

2.4.2 Окислительно-сорбционный метод обработки воды.

Межрегенерационный период работы гранулированного активного угля может быть резко увеличен, если воду перед фильтрованием через уголь обработать окислителем. Установлено, что при такой обработке воды происходит не простое суммиро­вание двух процессов, а имеет место эффект окислительно-сорбционного взаимодействия, который заключается в том, что, с од­ной стороны, уголь выступает в качестве катализатора окисле­ния, значительно повышая глубину и скорость этого процесса, а с другой — многие продукты окисления лучше сорбируются на угле. Кроме того, применение двух методов всегда надежнее и позволяет значительно расширить диапазон удаляемых из воды органических загрязнений. Практика показала, что совместное применение окислителей и активного угля имеет также и эконо­мическое преимущество.

В зависимости от качества обрабатываемой воды, состава и типов очистных сооружений могут быть различные технические решения использования окислительно-сорбционного метода очи­стки воды. Так, фильтры, загруженные гранулированным активным углем и предназначенные только для очистки воды от орга­нических загрязнений, располагают в технологической схеме после осветлительных фильтров. Но гранулированный уголь может ис­пользоваться также в фильтрах, выполняющих наряду с указан­ной функцией и функцию осветления воды. Тогда фильтры, как обычно, располагают после сооружений первой ступени, при этом загрузка их может либо целиком состоять из активного угля, либо из угля и песка (двухслойная загрузка).

В схеме контактного осветления воды возможно также уст­ройство отдельно стоящих угольных фильтров, располагаемых после контактных осветлителей, или устройство контактных освет­лителей с песчано-угольной загрузкой. В первом случае, когда осуществляется фильтрование воды последовательно через два фильтровальных сооружения, затраты на строительство очистных сооружение, значительно возрастают, однако угольная загрузка используется по своему прямому назначению, т. е. только для удаления химических загрязнений, и находится в наиболее бла­гоприятных условиях: на угольный фильтр поступает осветленная вода, поэтому промывка его производится редко и не приводит к излишней потере угля на измельчение и истирание; кольматация пор угля взвесью незначительна, что улучшает условия сорбции химических загрязнений и увеличивает срок службы уг­ля как сорбента.

Место расположения угольной загрузки в технологической схе­ме зависит от ее назначения, а также санитарно-гигиенических и технико-экономических показателей очистки воды. Окислитель во всех случаях должен быть введен в обрабатываемую воду до ее поступления на угольную загрузку. При этом окислитель в во­ду может вводиться либо в начале технологической схемы, либо перед угольными фильтрами. Возможно также двойное введение окислителей разного типа. Место ввода окислителя зависит от общих задач, возлагаемых на окислитель, от скорости его рас­ходования и других факторов. Но во всех случаях необходимо обеспечить наличие окислителя в воде, поступающей на угольную загрузку.

Окислители, применяемые в настоящее время в водопровод­ной практике, обладают неодинаковыми с технико-экономической и санитарно-гигиенической точек зрения эффективностью по от­ношению к химическим загрязнениям воды. Поэтому важным при использовании окислительно-сорбционного метода является выбор типа окислителя.

Хлор целесообразно использовать в качестве окислителя только в том случае, когда в воде находятся срав­нительно легко окисляемые загрязнения, такие, как фенолы, не­которые вещества природного происхождения, придающие воде привкусы и запахи, и т. д. При этом необходимо учитывать, что в условиях совместного применения хлора и активного угля пред­варительная аммонизация воды, к которой часто прибегают на практике, не требуется (при необходимости аммонизация может проводиться при окончательном хлорировании).

Когда в воде на­ходятся преимущественно трудно окисляемые загрязнения, напри­мер растворимые фракции нефти и ее продукты, синтетические поверхностно-активные вещества, органические пестициды и т. д., целесообразно применять озон как наиболее сильный окислитель. Иногда может оказаться также эффективным применение не­скольких окислителей (хлора и перманганата калия, озона и хло­ра). Выбор окислителя, его дозы и места ввода в технологиче­ской схеме очистки воды устанавливается путем пробной ее об­работки в лабораторных условиях, исходя из того, чтобы нагрузка на уголь как сорбент была минимальной. При этом необходимо учитывать, что уголь играет роль не только сорбента, но и ката­лизатора окисления, т. е. он ускоряет процесс окисления.

Из выпускаемых химической промышленностью гранулирован­ных активных углей приемлемыми в качестве загрузки фильтров на коммунальных водопроводах по механической прочности и са­нитарно-гигиеническим показателям являются угли марок АГ-3 и АГ-М. Эти угли разрешены Минздравом РФ для очистки питьевой воды, и они менее дефинитны. Применение угольной загрузки не вносит каких-либо существенных изменений в основные конструктивные элементы фильтровальных сооруже­ний, и они могут выполняться в соответствии с общими норма­тивными указаниями (СНиП 2.04.02—84).

Весьма важным является вопрос о возможной продолжитель­ности работы активного угля, которая зависит от правильного подбора дозы и типа окислителя, а также от других условий и не может быть заранее определена какими-либо расчетами. Прак­тика показывает, что при совместном применении окислителя и активного угля эффективность последнего по отношению к хими­ческим загрязнениям может сохраняться в течение длительного времени (в условиях Тюменского водопровода продолжительность работы угольной загрузки составила два года). В подобных усло­виях регенерация угля не всегда экономически оправдана, особен­но с учетом того, что ежегодно должна производиться добавка свежего угля для возмещения его потерь на измельчение, истира­ние и унос при промывках, которая, ори­ентировочно составляет 10% в год к объему угля. Вместе с тем, вследствие обрастания угля неорганическими загрязнениями (в основном гидроксидами алюминия, железа и др.) возможно резкое снижение сорбционной способности по отношению к орга­ническим веществам. Поэтому необходимо обеспечить высокую степень предварительного осветления воды до поступления ее в слои угольной загрузки. Это особенно относится к фильтроваль­ным сооружениям, в которых совмещены функции осветления и очистки от химических загрязнении.

2.5 Организация и содержание зоны санитарной охраны.

Границы поясов зоны санитарной охраны уста­навливаются в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84* и СанПиН 2.1.4.027-95 с уче­том гидрогеологических условий и в первую очередь — защищенности намечаемого к эксплуатации водоносного горизонта с поверхнос­ти (наличие и мощность слабопроницаемых слоев пород).

На участке водозаборного сооружения должна быть установлена зона санитарной охраны, в состав которой входят три пояса:

а) первый пояс – пояс строгого режима;

б) второй и третий пояса – зоны ограниченного режима.

Первый пояс предназначен для охраны и защиты участка, примыкающего непосредственно к водозаборному сооружению. При эксплуатации напорных вод границы первого пояса зоны санитарной охраны должны находиться на расстоянии от водозаборного сооружения не менее 30 м. Территория первого пояса всегда ограждается и на её площади постоянно проводятся наблюдения за санитарным состоянием.

Второй пояс предназначен для защиты водоносного горизонта от микробных загрязнений. В пределах площади второго пояса не допускается распространение возможных источников загрязнения подземных вод (не допускается производство земляных и каких-либо строительных работ, сброс хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод). Учитывая эти требования, границы второго пояса должны находиться на таком расстоянии от участка водозаборного сооружения, чтобы полностью исключить миграцию тех или иных


29-04-2015, 01:01