Очистные сооружения поверхностного стока.

В настоящее время при определении производительности очистных сооружений поверхностного стока исходят из условия задержания возможно большего количества загрязнений, содержащихся в стоке при обработке минимального расхода. Поэтому расчет ведется на мало интенсивные дожди с Р=0,05-0,1 год. При выпадении дождей с интенсивностью, превышающей предельную, часть стока сбрасывается в водоем минуя очистные сооружения.

Отведение поверхностного стока может отводится различными системами канализации, причем его очистка может производиться как совместно с бытовыми сточными водами, так и самостоятельно. При отдельной очистке применяют как локальные очистные сооружения, так и централизованные.

При определении схемы очистных сооружений первостепенное значение имеют расход и требуемая степень очистки. С целью сокращения производительности очистных сооружений сток должен усредняться. Степень очистки определяется условиями сброса воды в водоем.

Исходя из характеристики поверхностного стока для его очистки рекомендуется предусматривать сооружения механической и физико химической очистки. Для обеспечения более глубокой степени очистки применяют фильтрование коагуляцию и флотацию. Иногда далее сток направляют на совместную очистку с городскими сточными водами.

Отстаивание является одним из основных методов выделения из сточных вод оседающих и всплывающих примесей. Основной характеристикой взвешенных веществ является гидравлическая крупность (мм/с), которая зависит от размера, плотности, концентрации частиц, их электрических зарядов и сорбционных свойств.

Для удаления основной массы взвешенных веществ и нефтепродуктов поверхностного стока применяются различные конструкции отстойных сооружений: песколовки, горизонтальные и радиальные отстойники, нефтеловушки, пруды, накопители. Для устройства прудов-отстойников целесообразно использовать естественные понижения местности. Чистка прудов накопителей и вывоз осадка предусматривается в сухое время землеройными машинами.

Длина горизонтальных песколовок L, м:

L=1000 k H v / u₀,

где k-коэффициент, учитывающий неполное использование зоны отстаивания (1,7),

H - глубина песколовки (0,5-2), м,

v –скорость движения сточных вод (0,3), м,

u₀ – гидравлическая крупность (18,7), мм/с.

Продолжительность протекания сточных вод равна 30 с.

Горизонтальные отстойники применяются для очистки промышленных площадок. Наибольшее распространение получили проекты Гипроавтотранс для очистки сточных вод после мойки автомобилей.

Длина горизонтального отстойника L_bl, м:

L_bl=Q/ 3,6 k B (u₀-v),

где Q – производительность одного отстойника, м3/ч,

k – коэффициент неиспользованного объема (0,5),

B – ширина секции, м,

u₀ – гидравлическая крупность, мм/с,

v – турбулентная составляющая скорости потока (5 –15), мм/с.

Все более широкое распространение в отечественной и мировой практике очистки находят различные конструкции тонкослойных отстойников. Использование метода отстаивания в тонком слое позволяет значительно интенсифицировать процесс выделения механических примесей и обеспечить высокую степень осветления в сооружениях, требующих малых площадей и объемов. Эти сооружения используются на этапе доочистки.

Конструкция тонкослойного полочного отстойника торцевого типа представлена на рис. (НИИ КВОВ АКХ).Принцип работы заключается в следующем: поверхностный сток по подводящему трубопроводу поступает в емкость с торцевой стороны и далее, проходя решетку поступает к тонкослойному блоку, там он освобождается от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Осевшие взвешенные вещества выпадают в осадочную зону и трубопроводом 9 удаляются из отстойника. Всплывшие нефтепродукты удаляются трубопроводом 5 в специальные емкости. Осветленный сток по трубопроводу 6 отводится из отстойника. В отстойнике имеются полупогружные перегородки 3, 7. На входе 800-3000 мг/л взвешенных веществ и 20-80 мг/л нефтепродуктов. Угол наклона пластин – 60-70. Эффект очистки до 90%.

Основные размеры отстойника:

Площадь сечения w, м2, w=Q / 3,6 v_bl.

Общая длина отстойника L, м, L=l₁+l_bl+l₂.

Общая ширина отстойника B, м2, B=w / H_bl.

Q- расчетный расход, м3/ч,

v_bl – расчетная скорость, мм/с,

l₁ – длина приемной камеры, м (1-1,5),

l_bl – длина тонкослойных отстойников, м (1,5-3),

l₂ – длина выходной части отстойника, м (0,5-1),

H_bl – высота блоков, м. – (1-1,5).

Для достижения более глубокой степени очистки воду фильтруют через различные загрузки из природных и синтетических материалов, обрабатывают коагулянтами и флокулянтами. Для очистки поверхностного стока используют каркасно-засыпные фильтры Этот фильтр представляет собой двухслойный фильтр с нисходящим потоком воды. Загрузка состоит из каркаса, в качестве которого используется Гравий или щебень с размерами фракции 40-60 мм, и засыпки, состоящей из песка 1-1,25 мм. Контактная коагуляция позволяет достичь показателей на выходе: взвешенных -3 мг/л, нефтепродуктов – 1мг/л.

Поверхностный сток с территорий городов содержит органические соединения в коллоидном и растворенном виде. Для удаления такого вида загрязнений широкое применение нашел метод биологической очистки. Эпизодичность образования стока создает трудности в поддержании жизнедеятельности активного ила, поэтому станции аэрации поверхностного стока находятся в непосредственной близости от ГОСК.

В зависимости от качественной характеристики и требуемой степени очистки поверхностного стока могут применятся: решетки, песколовки, отстойные сооружения различных типов, фильтры, флотаторы и сооружения биологической очистки.

При самостоятельной очистки поверхностного стока в состав сооружений рекомендуется включать: решетки, песколовки, отстойники с механизированным удалением осадка – горизонтальные и радиальные. В случае необходимости обеспечения более высокой степени очистки могут применятся тонкослойные отстойники торцевого типа. Для станций большой производительности целесообразно устраивать пруды-отстойники или аккумулирующие емкости, оборудованные решетками и специальными секциями для удаления песка и плавающего мусора

При расходе поверхностного стока до 300 л/с используются сооружения закрытого типа, не мене 2 секций (решетка, песколовка, горизонтальный отстойник с бункером для накопления осадка и системой нефтемаслосбора и сблокированные с отстойниками кассетные фильтры.

Лекция 9

ГАЗОСНАБЖЕНИЕ

Общие сведения о газообразном топливе и системах газоснабжения

Современные города требуют больших затрат топлива на бытовые и промышленные нужды. Наиболее совершенным видом топлива для жилищно-коммунального хозяйства и промышленности является газообразное топливо. По сравнению с твердым газообразное топливо имеет ряд преимуществ:

1) оно, как правило, наиболее экономично:

2) улучшает санитарно-гигиеническое состояние городов (отсутствие выброса в атмосферу угольной пыли, золы и вредных сернистых газов);

3) облегчает труд человека в быту и на производстве;

4) освобождает внутригородской транспорт от перевозок топлива и отвалов золы и шлака.

Газообразное топливо можно транспортировать по трубам на большие расстояния и централизованно распределять по территории города.

Газообразное топливо представляет собой смесь нескольких газов, причем основную их часть составляют горючие газы-углеводороды (метан, этан, пропан и др.), водород и окись углерода (в искусственных газах), в состав негорючих примесей (балласта) входят азот, углекислота и др Горючие газы добывают из природных источников - недр земли (природные газы)и из жидкого и твердого топлива путем их термической обработки (искусственные газы).

В населенных местах газ расходуется жителями, коммунально-бытовыми предприятиями и учреждениями, автотранспортом, промышленностью и теплоэлектростанциями; кроме того, он используется для отопления зданий. Средние нормы расхода газа (в тепловых единицах) на различные нужды определяются по СНиП.

Система газоснабжения города природным газом включает в себя газовый промысел (ГП), магистральный газопровод (МГ), компрессорные станции (КС), газораспределительную станцию (ГРС) и газопроводы города: высокого давления (ГВД), среднего давления (ГСД), низкого давления (ГНД), а - также газораспределительные пункты.

В зависимости от максимального рабочего давления газа газопроводы распределяют по следующим категориям:

1) низкого давления - с давлением газа не более 5 кПа;

2) среднего давления — с давлением газа от 5 кПа до 0,3 МПа;

3) высокого давления: I категории с давлением газа более 0,6 и до 1,2 МПа; II категории с давлением газа более 0,3 и до 0,6 МПа.

Газопроводы низкого давления предназначаются для снабжения газом жилых и общественных зданий, а также мелких промышленных и коммунально-бытовых предприятий.

Газопроводы среднего и высокого (II категории) давления прокладываются для питания распределительных газопроводов низкого и среднего давления (через газорегуляторные пункты), а также промышленных и коммунально-бытовых предприятий (через местные газорегуляторные установки).

Газопроводы высокого давления (с давлением газа более 0,6 МПа) предназначены для подачи газа к городским газорегуляторным пунктам, местным газорегуляторным пунктам крупных предприятий, а также предприятиям, технологические процессы которых требуют применения газа высокого давления.

По начертанию в плане системы распределения газа, по аналогии с системами водоснабжения, делятся на тупиковые, кольцевые и смешанные. Конфигурация газовых сетей, а также принимаемые в них рабочие давления в условиях города влияют на размещение ГРС и ГРП.

По числу ступеней давления в газовых сетях системы газоснабжения подразделяются на одно-, двух-, трех- и многоступенчатые (рис. 7.1, 7.2). Необходимость совместного применения нескольких ступеней давления газа в городах возникает из-за большой протяженности городских газопроводов, несущих большие газовые нагрузки, наличия потребителей, которые требуют различных давлений, из-за условий эксплуатации и др.

На рис. 7.1,а представлена схема одноступенчатой системы распределения газа, состоящей из газгольдерной станции низкого давления, конечного газорегуляторного пункта низкого давления, ответвлений к потребителям и тупикового газопровода низкого давления. При питании от одной точки газовые сети имеют большие диаметры, а распределение газа по сети характеризуется относительно большой неравномерностью. Поэтому обычно питание сети газом осуществляется в нескольких точках, для чего применяют газораспределительные станции.

На рис. 7.1,6 приведена схема двухступенчатой системы газоснабжения. Газ среднего давления по газопроводу подводится к газорегуляторным пунктам, размещаемым вне кварталов на свободных от застройки площадях. Из газорегуляторных пунктов после снижения давления газ поступает в газопроводы низкого давления, из которых через вводы он подводится к внутридомовой сети.

Рис. 7.1. Системы газоснабжения населенных мест:

а - одноступенчатая; б - двухступенчатая;

1 — групповая установка сжиженного газа; 2 - газорегуляторный пункт; 3, 5 - соответственно трубопроводы низкого, среднего и высокого давления; 4 - ответвления к потребителям; 6 - газораспределительная станция

В крупных горстах с развитой промышленностью при наличии потребителей газа среднего давления может применяться трех- или многоступенчатая система распределения газа: высокого (1 или 2 категорий), среднего и низкого давления (рис. 7.2. а, б ). В этом случае газ подается к отдельным районам города под высоким давлением (рис. 7.2, 6 ) на регуляторные пункты, снижающие давление до среднего. Внутри районов размещены ГРП, снижающие давление газа до низкого. На эти станции газ поступает по газопроводам среднего давления (пунктирные линии). Сеть низкого давления имеет наибольшие разветвления и протяженность (сплошные линии).

Рис 7.2. Системы газоснабжения населенных мест

а - трехступенчатая; б - многоступенчатая;

I - промышленное предприятие, 2 - газорегуляторный пункт; 3. 5, 6 соответственно трубопроводы низкого, среднего и высокого давления; 4 ответвления к потребителям; 7 - газораспределительная станция

В системе газоснабжения могут быть предусмотрены также комбинированные ГРП, одновременно снижающие давление газа от высокого к среднему и от среднего к низкому.

В зависимости от потребности в определенном напоре газа отдельные потребители могут подключаться к любой сети при помощи индивидуальных регуляторных установок. Необходимость установки индивидуальных регуляторов давления, удорожающих строительство и усложняющих эксплуатацию газовых сетей, является недостатком распределительных сетей среднего и высокого давления.

При выборе той или иной схемы распределительной сети следует помнить, что самой рациональной из них будет та, которая удовлетворяет следующим требованиям:

1) обеспечивает подачу всем потребителям расчетного количества газа заданного давления;

2) имеет наименьшую строительную и эксплуатационную стоимость;

3) надежна в работе.

Тип распределительной сети для данного объекта выбирают в зависимости от конкретных местных условий: характера застройки, наличия тех или иных потребителей, необходимого давления газа, поступающего к объекту, и т.п.

Устройство наружных газопроводов

На территории городов и населенных пунктов газопроводы прокладывают в грунте. Для газопроводов промышленных и коммунальных предприятии целесообразно предусматривать надземную прокладку по стенам и крышам зданий, по колоннам и эстакадам. Допускается надземная прокладка внутриквартальных (дворовых) газопроводов на опорах и на стенах зданий.

При трассировке газопроводов, исходя из экономических соображений, следует стремиться к тому, чтобы газ из сети поступал на объект по наикратчайшему расстоянию. Сети и сооружения необходимо проектировать с учетом очередности их строительства и дальнейшего развития. Проектируя трассу газопровода по незастроенным территориям, нужно учитывать возможность и характер будущей застройки.

Газопроводы высокого давления трассируют по окраине населенного места или по районам с малой плотностью населения, а газопроводы среднего и низкого давления — по всем улицам, причем газопроводы больших диаметров по возможности следует прокладывать по улицам с неинтенсивным движением.

При подземной прокладке разрешается прокладывать два и более газопровода в одной траншее, но в этом случае расстояние между газопроводами в свету следует назначать из условий удобства монтажа и ремонта трубопроводов (не менее 0,4 м при диаметре труб до 300 мм включительно и не менее 0,5 м при больших диаметрах).

При пересечении газопроводами других подземных коммуникаций расстояние между ними по вертикали в свету должно быть не менее: 0,15 м при пересечении водопровода, канализации, телефонной сети; 0,5 м - электрокабеля или телефонного бронированного кабеля; 1 м -маслонаполненного электрокабеля высокого напряжения. Арматуру, устанавливаемую на газопроводах, следует располагать не ближе 2 м от края пересекаемых коммуникаций и сооружений. При пересечении газопроводами каналов теплосети, канализационных коллекторов и тоннелей их прокладывают в футлярах, выходящих на наружные стенки пересекаемых сооружений на 2 м с каждой стороны. Переходы газопроводов через реки, каналы и другие водные преграды осуществляются подводными (дюкерами) и надводными (по мостам, эстакадам и др.) способами.

Газопроводы, транспортирующие влажный газ, прокладываются ниже уровня промерзания грунта (считая от верха грубы). Для стока и удаления конденсируемой влаги их кладут с уклоном не менее 0,002 и в нижних точках размещают сборники конденсата. Газопроводы, транспортирующие осушенный газ, прокладываются в зоне промерзания грунта на глубине не менее 0,8 м от поверхности земли (до верха газопровода или футляра). В местах, где не предусмотрено движение транспорта, глубину прокладки допускается уменьшать до 0,6 м.

Газовые сети сооружаются из металлических или пластмассовых труб. Их диаметры и протяженность в значительной степени зависят от расположения и количества ГРС. При выборе количества и мест размещения ГРС и ГРП необходимо учитывать поддержание заданного режима работы газовых сетей, возможность дублирования одного сооружения другим при аварии, соблюдение оптимального расстояния до наиболее удаленных точек, питаемых данным сооружением. Для приближенных расчетов рекомендуется принимать расстояние между ГРС по внешнему кольцу сети в пределах 10...15 км.

На сети газопроводов устанавливают различную арматуру и фасонные части. Для устройства поворотов и ответвлений, а также переходов при изменении диаметров труб применяются фасонные части (отводы, тройники, крестовины, переходы, фланцы, заглушки), сварные и горячего гнутья. Для поворотов стальных газопроводов под разными углами в горизонтальной и вертикальной плоскостях используют стальные отводы (колена), которые по способу изготовления могут быть гнутыми, гладкими и сварными. Переходы (от одного диаметра труб к другому) по способу изготовления бывают с одним продольным швом, штампованные из двух половинок с двумя продольными швами и лепестковые. Тройники и крестовины (кресты) делают сварными. Они могут изготавливаться в заводских условиях или на месте.

Запорные устройства служат для прекращения подачи или изменения расхода потока газа в трубопроводе. К основным видам запорной арматуры относятся краны и задвижки. Задвижки устанавливаются на магистральных сетях высокого и среднего давления. На распределительных газопроводах низкого давления (включая вводы и ответвления) устанавливают задвижки, краны и гидравлические затворы. Гидравлические затворы представляют собой герметичные затворные устройства, они могут использоваться также в качестве сборников конденсата.

. Режим потребления газа, определение расчетных расходов

Средние нормы расхода газа определяются по СНиП 2.04.08-87 "Газоснабжение". Как населением, так и промышленностью газ потребляется неравномерно. Особенно неравномерно газ расходуется на нужды отопления (расход зависит от температуры наружного воздуха). В течение суток меняется расход газа и на бытовые нужды. Промышленные предприятия потребляют газ более равномерно.

Систему газоснабжения городов и других населенных пунктов рассчитывают на максимальный часовой расход газа. Его определяют по совмещенному суточному графику потребления газа всеми потребителями.

Расчетный часовой расход газа Q^h_d,, м³/ч, на хозяйственно-бытовые и коммунальные нужды рекомендуется определять как долю годового расхода газа по формуле

Q^h_d,=k^h_max*Q_y

,

где k^h_max - коэффициент часового максимума (коэффициент перехода от годового расхода к максимальному часовому расходу газа). В зависимости от численности населения, снабжаемого газом, k^h_max изменяется в пределах от 1/4700 до 1/1800;

Q_y - годовой расход газа, м³/год, определяемый по нормам расхода теплоты, приведенным в СНиП 2.04.08-87 или по нормам расхода других видов топлива.

При составлении проектов генеральных планов городов и других поселений допускается принимать укрупненные показатели потребления газа:

а) при наличии централизованного горячего водоснабжения — 100 м³/год на 1 чел.:

б) при горячем водоснабжении от газовых водонагревателей — 250 м³/год на 1 чел.;

в) при отсутствии всяких видов горячего водоснабжения — 125 м /год на 1 чел. (165 в сельской местности).