10111

140

а) - фильтр с боковым каналом; б) - фильтр с центральным каналом 1- центральный коллектор для подвода воды; 2- распределительные трубы; 3- боковой ка-

нал; 4- щелевые колпачки для промывки загрузки водой, закрепленные на распределительных трубах; 5- щелевые колпачки с хвостовиком для водовоздушной промывки, закрепленные в промежуточном днище; 6- междудонное пространство; 7- промежуточное (глухое) днище; 8- коллектор с патрубками для распределения воздуха в междудонном пространстве, 9- патрубки для распределения воды в междудонном пространстве; 10фильтрующая загрузка.

• расстояния (мм) между колпачками, которые располагают в шахматном порядке

9.12. СИСТЕМА ДЛЯ СБОРА И ОТВОДА ВОДЫ ПРИ ПРОМЫВКЕ ФИЛЬТРОВ

Сбор и отвод загрязненной воды при промывке фильтров осуществляется устройствами, конструкция которых зависит от способа промывки. При промывке фильтрующей загрузки только водой принимаются желоба, а при водовоздушной промывке - специальные пескоулавливающие желоба.

9.13. РАСЧЕТ ЖЕЛОБОВ Сбор и отвод загрязненной промывной воды осуществляется желобами

полукруглого или пятиугольного сечений (рис. 8). Расчет желобов ведется следующим образом:

141

Рис. 8. Желоба для сбора и отвода промывной воды а) - желоб пятиугольного сечения; б) - желоб полукруглого сечения

1. Определяется количество желобов в фильтре так, чтобы расстояние между осями желобов не превышало 2,2 м [1]:

•для фильтров с боковым каналом пж=l/2,2;

•для фильтров с центральным каналом пж=В/2,2.

Количество желобов в фильтре округляется до целого и определяется действительное расстояние между их осями.

2. Рассчитывается расход воды по одному желобу в л/с dж=gпр/nж

3. Определяется ширина желобов (рис. 8) по формуле [I], в м

где а — отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины, принимаемое от 1 до 1,5 [I];

К— коэффициент, принимаемый для полукруглых желобов равным 2, для пятиугольных желобов - 2,1.

4. Подсчитывается конструктивная высота желоба по выражению в м.

142

hж=(1...1,25) х bж+δ

где δ - толщина стенки желоба, м.

5. Определяется расстояние от поверхности фильтрующей загрузки до верхних кромок желобов (рис. 8) по формуле [1] в м

h=0.01 х Hф х е+0,3

где е - относительное расширение фильтрующей загрузки (в %), принимаемое по табл. 23 [1] в зависимости от типа фильтра.

Верхние кромки желобов должны быть горизонтальны, а лотки иметь уклон 0,01 к боковому или центральному каналу.

6. Определяется расстояние от дна желоба до дна бокового канала (кармана) или до дна верхней части центрального канала (рис. 8) по формуле в м.

9.14. РАСЧЕТ ПЕСКОУЛАВЛИВАЮЩИЙ ЖЕЛОБОВ Пескоулавливающий желоб выполняется двумя наклонными стенками:

отбойной и водосливной, расположенными под углом 90° друг к другу. Он располагается на стенке, которая является общей для фильтра и канала. Схе ма пескоулавливающего желоба показана на рис. 9.

Расчёт его ведется в следующем порядке.

1. Определяется удельный расход промывной воды на 1 м водослива в л/(с х м) по выражению:

gуд=Wвв х L1

где Wвв— интенсивность подачи воды при совместной водовоздушной промывке, л/(с х м2), принимается по табл. 1;

144

При промывке фильтров, потери напора затрачиваются на преодоление сопротивлений движению воды в распределительной системе, поддерживающих слоях (если имеются), в зернистой фильтрующей загрузке.

Потери напора в каждом элементе фильтра подсчитываются отдельно.

1. Определяются потери напора в центральном коллекторе (канале) и распределительных системах из перфорированных труб (в м) по формуле [1].

где ʃ - коэффициент сопротивления, определяемый для распределительных труб:

•с круглой перфорацией по выражению ς = 2k.22 +1

•а со щелями по выражению ς = k42 +1

к - отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения центрального коллектора;

vцк, vрм - соответственно скорости движения воды в начале центрального коллектора ( vцк= 0,8...1,2) или канала и на входе в распределительные трубы

(vpm= 1,6.. .2,0), м/с.

1(1). Если распределительная система выполняется из щелевых колпачков, то потери напора в них определяются по формуле

hk = 2gv×щ2µ2

где vщ - скорость движения воды или водовоздушной смеси в щелях колпачков, принимаемая не менее 1,5 м/с;

µ - коэффициент расхода щели, принимаемый равным 0,5.

Потеря напора в дренажной системе при промывке фильтра водой не должна превышать 7 м вод. ст.

145

1(2). В фильтрах с распределительной системой из пористых плит потери напора будут равны сумме потерь напора в диафрагмах (2...3 м), расположенных в патрубках и пористых плитах (1.. .2 м).

2. Определяются потери напора в гравийных поддерживающих слоях по формуле В. Т. Турчиновича [6]

hгр=0,022 х Hn х W

3. Подсчитываются потери напора в фильтрующем слое по формуле [6] hф=Hф х (1-ᵖ0) х ᵧ0

где р0- коэффициент пористости загрузки до расширения, принимаемый для песка р0= 0,4; для антрацита ро=(0,5...0,55); для керамзита

ро=(0,7...0,75) [6];

ᵧ0 - удельный вес взвешенной в воде загрузки в т/м3, определяемый по выражению

ᵧ0= ᵧф - ᵧв

ᵧф - удельный вес фильтрующей загрузки (в т/м3), принимаемый для пес-

ка ᵧф = 2,65; для антрацита ᵧф =1,7; для керамзита ᵧф = 1,73 [6];

ᵧв - удельный вес воды, равный 1,0 т/м3.

3(1). В фильтрующем слое из кварцевого песка потери напора можно определить и по эмпирической формуле А. И. Егорова

hф=(а+b х W) х Hф,

где а и b— параметры кварцевого песка, которые принимаются в зависимости от размеров зерен: при крупности зерен 0,5... 1,0 мм а = 0,76; b= 0,017; при крупности зерен 1,0...2,0 мм а = 0,85; b = 0,004.

4. Определяются суммарные потери напора в фильтре при промывке по выражению в м.

146

∑h= hpcuc+ hгр+ hф

9.16. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ НА ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ СТАНЦИИ

Диаметры трубопроводов определяются по таблицам для гидравлического расчета стальных труб [5] по расчетному расходу и рекомендуемой скорости. Диаметры трубопроводов, обслуживающих каждый фильтр, определяются из условия форсированного режима работы, т. е. при выключении одного фильтра на промывку. Трубы принимаются стальные. Результаты гидравлического расчета трубопроводов сводятся табл.5.

В формулах (табл. 5):

а - коэффициент, учитывающий расход воды на собственные нужды, принимаемый 1,03—1,04;

Qn - полезная производительность фильтров, м3/сут;

Nпр - количество одновременно промываемых фильтров или отделений.

Расчет диаметров трубопроводов

147

148

10. РАСЧЕТ РЕЗЕРВУАРОВ ЧИСТОЙ ВОДЫ

10.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗЕРВУАРОВ

Режим работы системы водоснабжения в целом и отдельных еѐ элементов и сооружений зависит от режима водопотребления.

Важную роль при проектировании станций водоподготовки играют резервуары чистой воды (РЧВ), предназначенные для увязки работы станции водоподготовки и насосной станции 2-го подъема, а также хранения объемов воды различного назначения. Кроме этого в условиях возрастающего экологического прессинга высока вероятность временного техногенного загрязнения водного источника. При достаточной емкости РЧВ на время пробега «пятна загрязнений» забор воды из реки может быть временно прекращен, при этом потребители обеспечиваются водой путем сработки резервуаров. Резервуары позволяют увеличить надежность, бесперебойность и безопасность водоснабжения населения питьевой водой.

В связи с тем, что при очистке воды используются сложные физикохимические процессы, а также из экономических соображений режим работы очистных сооружений и еѐ элементов, расположенных в технологической цепочке водоснабжения объекта до них, принимают равномерным в течение суток. Расчетным для них является среднечасовой расход воды в сутки максимального водопотребления с учетом расходов воды на собственные нужды. Исключение составляют станции производительностью до 5000 м /сут, для которых допускается предусматривать работу в течение части суток [1].

Запасные, и регулирующие емкости должны обеспечивать оптимальный технологический режим сооружений по обработке и подаче воды от источника водоснабжения до водоводов, по которым вода подается потребителю.

Таким образом, режим работы РЧВ является производным от режима работы очистных сооружений и насосной станции второго подъема, который, в свою очередь, стремятся приблизить к режиму водопотребления.

10.2. КОНСТРУКЦИИ РЕЗЕРВУАРОВ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, ИХ УСТРОЙСТВО

Наибольшее применение в отечественной практике проектирования получили железобетонные сооружения систем водоснабжения для хранения чистой воды и противопожарного водоснабжения.

В процессе проектирования таких сооружений особое внимание уделяется выбору конструктивных форм, геометрических параметров, основных строительных материалов, технологии изготовления и возведения конструкций.

Дальнейшее увеличение объемов строительства специальных инженерных сооружений ставит перед проектировщиками новые задачи, которые должны решаться с использованием достижений научно - технического прогресса. Так, в настоящее время в качестве материалов для возведения емкостных сооружений начали применять армоцемент и сталефибробетон. Опалубка для изготовления резервуаров из армоцемента не требуется. Изготовление та-

149

ких сооружений осуществляется сваркой арматурного каркаса заданной формы, натяжением на него тканевых сеток и нанесением мелкозернистого бетона. По сравнению с железобетонными армоцементные резервуары значительно легче и на их возведение требуется в 5 - 6 раз меньше бетона.

Впервые при строительстве емкостных сооружений сталефибробетон был применен в Санкт - Петербурге при изготовлении монолитного днища резервуара для хранения технической воды. Использование сталефибробетона в днищах резервуаров позволяет более чем на 30% снизить трудозатраты на строительство и сократить сроки возведения сооружений.

Для повышения водонепроницаемости резервуаров применяется предварительное напряжение несущих конструкций и напрягающий цемент. Использование для заделки стыков напрягающего цемента позволяет полностью отказаться oт навивки высокопрочной арматуры на круглые полносборные сооружения диаметром до 30 м. Стыки стеновых панелей, панелей с плитами днища и плит днища между собой в этом случае выполняются соединением арматуры с помощью петлевых выпусков, целиком исключающих сварку.

В практике строительства большая часть инженерных сооружений выполняется с использованием типовых железобетонных конструкций и изделий массового заводского изготовления.

Типизация сооружений водопровода и канализации была начата раньше других инженерных сооружений, так как емкостные сооружения хорошо поддаются унификации. Типовые железобетонные резервуары для воды емкостью от 50 до 1250 м3 были разработаны еще в 1931 году.

В 1968 году институтом «Союзводоканалпроект» с участием ЦНИИпромзданий и НИИЖБ разработана серия 3.900-2 «Унифицированные сборные железобетонные конструкции водопроводных и канализационных емкостных сооружений», а в 1978 году - серия рабочих чертежей 3.900-3, в которой учтен опыт применения унифицированных конструктивных решений в практике проектирования и строительства типовых сооружений. Осуществленная унификация и типизация резервуаров значительно повысила эффективность их проектирования и возведения.

Унификация основных параметров габаритных схем позволила создать ограниченную номенклатуру сборных конструкций емкостных сооружений. Размеры прямоугольных и круглых в плане резервуаров приняты кратными 3 м, а по высоте - 0,6 м. При длине стороны и диаметре сооружений менее 9 м допускается принимать данные размеры кратными 1м. для круглых и 1,5 м - для прямоугольных резервуаров.

В резервуарах сборного варианта применяют сборные железобетонные стеновые панели номинальной шириной 3 м, толщина их зависит от высоты резервуара и составляет 160-220 мм.

Стеновые панели и фундаменты под колонны типовых резервуаров принимаются по номенклатуре унифицированных сборных железобетонных изделий водопроводно-канализационных сооружений.

Объемы цилиндрических резервуаров для хранения воды также унифицированы.