1.8 Розрахунок водовідведення від промислових підприємств

Стічні води від промислових підприємств поділяють на виробничі, побутово - фекальні і душеві.

Виробничі стічні води розраховують по підприємству в цілому, або окремо по цехах. Водовідведення стічних вод залежить від технологічних особливостей даного виробництва і зазвичай задається технологами. Витрати стічних вод від підприємств розраховують за (табл. 1.3). Розрахунки проводять окремо для кожної зміни. У стовпчику 5 кількість робітників необхідно поділити на працюючих у цехах з тепловиділенням більше 84 і менше 84 кдж/год на 1м³.

У табл. 1.3, за стовпчиками 10, 15, 21 розраховують кінцеві результати для кожного підприємства окремо і загальні сумарні витрати усіх підприємств.

Розрахункові витрати визначають сумою кожного рядка в стовпчиках 13, 17, 22, для кожної зміни окремо.

Норми водовідведення визначають згідно СНиП 2.04.01 - 85 [3].

Виходячи з отриманих даних таблиць 1.1 і 1.3, складають загальну таблицю водовідведення від населеного пункту. (табл. 1.4). За всіма графами кінцеві результати складують і визначають сумарне водовідведення.

Кількість стічних вод від підприємств приймають за аналогами або за проектними значеннями. У випадках, коли відсутні аналогічні об'єкти, чи проекти, приймають за укрупненими нормами витрати води на одиницю продукції або сировини, які розроблено ВНИИВО. [13]

Розрізняють максимальний і мінімальний загальні коефіцієнти нерівномірності витрати стічних вод.

У випадку коли середньо секундні витрати не співпадають з приведеними в таблиці, значення і визначають інтерполяцією.

Таблицею 1.5 користуються, коли стічні води промислових підприємств не перевищують 45% загальних витрат, а коли витрати більші за вказані, коефіцієнти нерівномірності визначають залежно від відведення побутових та виробничих стічних вод за годинами доби, виходячи з даних фактичного припливу стічних вод та експлуатації об'єктів.

Виходячи з максимальних витрат розраховують необхідний діаметр труб, а за мінімальними перевіряються не замулюючи швидкості на головному колекторі при даному режимі течії.

Максимальні розрахункові витрати скидів у мережу промислових стічних вод розраховують за формулою:

, (1.4)

де - питоме водовідведення на одиницю продукції, м³;

М – кількість одиниць однакової продукції, що випускають за зміну;

- коефіцієнт погодинної нерівномірності водовідведення від технологічного обладнання;

Т – години роботи обладнання в зміну максимального виробництва, год.

У цехах зі значним тепловиділенням (більше 84 кдж на 1 м³/год.) приймають 45 л/чол. водовідведення в зміну, з погодинним коефіцієнтом нерівномірності рівним 2,5, а в цехах зі звичайними умовами, відповідно 25 л/чол. за зміну з коефіцієнтом рівним 3.

Максимальні секундні витрати стічних вод від побутових приміщень промислового підприємства з максимальною кількістю працівників, розраховують за формулою:

, (1.5)

де і - кількість робітників у зміні при питомому водовідведенні відповідно, 25 і 45 л/чол., і годинних коефіцієнтах нерівномірності 3 й 2,5;

Т – час роботи зміни, год.

Для визначення витрат душових стічних вод необхідно встановити категорію виробництва за СНиП і відповідно до цього визначити кількість тих хто користується на одну душову сітку (3 - 15 чол.). Після цього визначається кількість душових сіток за кількістю тих хто користується душем у максимальну зміну. За кількістю сіток визначається кількість душових стічних вод поділивши витрати скиду від однієї сітки, на їх кількість. Витрати від однієї душової сітки дорівнює 500л/год. При користуванні душем протягом 45 хв., що складає 375 л. на одну душову сітку.

Далі для гідравлічного розрахунку визначають розрахункові витрати на ділянках. Всі колектори, які слід розраховувати, розбивають на розрахункові ділянки.

Під розрахунковою ділянкою розуміють таку ділянку, у межах якої витрати стічних вод змінюються в розмірах, що не потребують збільшення діаметру колектора і повздовжній похил залишається постійним. Майже завжди розрахункову ділянку приймають рівною довжині кварталу, або відстані від одного бічного приєднання до наступного.

Виконуючи гідравлічний розрахунок враховується те, що всі попутні витрати від кварталу приєднуються на початку ділянки і без змін протікають вздовж розрахункової ділянки. Розрахунки витрат по кожній ділянці виконують за таблицею 1.6, яку заповнюють базуючись на попередніх розрахунках.

Заповнення таблиці 1.6, по кожному розрахунковому колектору починають з початкових ділянок колектору. У графі 1 записують розрахункові ділянки, у графах 2 й 3 - номери прилягаючих кварталів, що скидають стічні води в дану ділянку колектору, стовпчики 4 - 7 заповнюють на основі таблиці 1.1. Загальні коефіцієнти нерівномірності приймають залежно від сумарних середніх витрат (графа 7). Стовпчик 12 заповнюється на основі таблиці 1.3. У примітках записують об'єкти, що дають зосереджені витрати і бокові колектори, що приєднуються.

У випадку, коли присутні районні насосні станції, розрахункові витрати для наступної ділянки після насосної станції, визначають як зосереджені за продуктивністю насосів.

Гідравлічний розрахунок мережі ведеться за таблицею 1.7 паралельно з нанесенням на повздовжній профіль отриманих значень.

Проводячи гідравлічний розрахунок необхідно повніше враховувати рельєф місцевості. Це зручно робити одночасно з побудовою профілю.

При гідравлічному розрахунку, тобто під час заповнення таблиці 1.7, необхідно враховувати максимально можливі наповнення, мінімально можливу швидкість і мінімальні похили. Всі ці величини не повинні виходити за межі, передбачені відповідними розділами СНиП, якими необхідно керуватись при проектуванні мережі.

Як показали дослідження пропускної можливості безнапірних труб, що проведені в нашій державі (на кафедрі гідравліки, водопостачання та водовідведення КНУБА), а також за кордоном, максимальна витрата рідини, що тече по трубопроводу, відповідає повному його наповненню. У зв'язку з цим, слід пам'ятати, що графіки залежності пропускної спроможності і середньої швидкості рідини від величини наповнення безнапірних труб не мають екстремальних значень.

Визначення водовідведення від промислових підприємств Таблиця 1.3	Примітка			24		Зведена відомість водовідведення Таблиця 1.4	Водовідведення	Розрахункове	4
	Розрахункова витрат, л/с			23
	Душові води	Секундна витрата, л/с		22
		Витрата з зміну, м3		21
		Кількість душових сіток		20
		Витрата душової сітки л/год		19				Максимальне годинне	3
		Кількість робітників на одну душову сітку (кільк. корист. душом )		18
	Господарсько – фіскальні води	Максимальне водовідведення	л/с	17
			м3/год	16
		За зміну, м3		15
		Питоме водовідведення, л/робітника		14
	Виробничі стічні води	Максимальне водовідведення	л/с	13
			м3/год	12
		Коефіцієнт нерівномірності		11				Середньодобове	2
		За зміну, м3		10
	Питома втрата стічних вод на одиницю продукції			9
	Одиниця виміру продукції			8
	Кількість продукції яку випускають			7
	Години роботи			6
	Кількість робітників по змінах в цехах			5
	Зміна			4			Об'єкт		1
	Категорія			3
	Підприємство			2
	№ п/п			1

Коефіцієнти нерівномірності Таблиця 1.5

Загальний коефіцієнт нерівномірності припливу стічних вод	Середні витрати стічних вод, л/с
	5	10	20	50	100	300	500	1000	5000 та більше
Максимальний	2,5	2,1	1,9	1,7	1,6	1,55	1,5	1,47	1,44
Мінімальний	0,38	0,45	0,5	0,55	0,59	0,62	0,66	0,69	0,71

Найменша глибина закладання мережі приймається виходячи з умови промерзання й можливості приєднання внутрішньоквартальної або вуличної мережі і розраховується за формулою (1.1).

Діаметри, похили, швидкості й наповнення визначають за розрахунковими таблицями та графіками. Для гідравлічного розрахунку, необхідно користуватись таблицями, складеними за формулами, вказаними в СНиП 2.04.03 - 85 [7]. У тексті пояснювальної записки має бути посилання на відповідні таблиці, за якими проведені розрахунки. Особливу увагу необхідно приділити питанню призначення швидкостей і спряженню розрахункових ділянок одна з одною.

Під час переходу від однієї ділянки до наступної, необхідно дотримуватися того, щоб швидкості течії поступово збільшувалася за напрямом руху стічних вод. Швидкість течії в бокових припливах повинна бути не меншою, або рівною швидкості на наступній ділянці основної лінії, до якої приєднується боковий колектор.

Одночасно з гідравлічними розрахунками оформлюють повздовжні профілі, на які наносять всі розрахункові елементи.

Залежно від трасування, місцевих умов і запроектованого профілю, розраховують одну із споруд, що знаходяться вздовж мережі (дюкери, перепади, швидкотоки, випуски й т.д.).

Згідно зі СНиП 2.04.03 - 85 [7], розрахункове наповнення труб (відношення ), приймають не більше ніж наведені у таблиці 1.8.

Розрахункове наповнення трубопроводів любої форми, необхідно приймати не більше 0,7 висоти, а каналів прямокутного перерізу, не більше 0,75 висоти.

Для трубопроводів дощової мережі та загальносплавних колекторів напівроздільної системи водовідведення приймають повне розрахункове заповнення.

Швидкості течії стічних вод, які рекомендовано приймати при розрахунковому їх наповненні приведені в табл. 1.8.

Для побутових стічних вод, з крупністю завислих речовин 1мм., мінімальна швидкість течії розраховується за формулою Н.Ф. Федорова:

, (1.6)

де враховуючи досліди М. І. Олексієва А = 1,42, n = 4.5+0.5R.

Гідравлічний розрахунок мережі Таблиця1.7 Розрах	Основа під трубами, тип			20
	Матеріал труб			19
	Глибина закладання, м	Середня		18	Визначення розрахункової витрати Таблиця 1.6
		В кінці		17
		На початку		16			Розрахункова витрата, л/с	Загальна	min	16
	Позначки, м	Лотка потоку	В кінці	15					max	15
			На початку	14				Зосереджена	сумарна	14
		Поверхні рідини	В кінці	13					притоку	13
			На початку	12					власна	12
		Поверхні землі	В кінці	11				Від житлови кварталів	min	11
			На початку	10					max	10
	Падіння, Н = і на 1м			9			Загальні коефіцієнти нерівномірності			9
	Наповнення	h, м		8						8
		h/D		7			Номери кварталів	Сумарна		7
	Швидкість, м/с			6				Транзит		6
	Похил, і			5				Приток		5
	Діаметр, мм			4				Власна		4
	Довжина. L м			3			Номери кварталів	Притоків		3
	Розрахункова витрата, л/с			2				Власних		2
	Розрахункові ділянки			1			Розрахункова ділянка			1

Для потоків з домішками, де гідравлічна крупність завислих речовин ., врахувавши крупність , С. В. Яковлев отримав наступну формулу:

, (1.7)

При розрахунковому наповненні для всіх систем водовідведення, у відповідності зі СНиП 2.04.03 - 85 [7], рекомендовано приймати найменші похили (табл. 1.8).

Таблиця1.8

Діаметр, мм	Максимальне водовідведення,	Мінімальні
		швидкості, м/с	похили
1	2	3	4
150	0,6	0,7	0,008 (0,007)
200	0,6	0,7	0,007 (0,005)
300	0,7	0,8	0,0033
400	0,7	0,8	0,0021
500	0,75	0,9	0,002
600	0,75	1,0	0,0019
800	0,75	1,0	0,0013
1000	0,8	1,15	0,0013
1200	0,8	1,15	0,001
1400	0,8	1,3	0,001
2000	0,8	1,5	0,0009

Якщо наповнення труб діаметром 150 - 200 мм виходить набагато менше розрахункового, тоді такі ділянки трубопроводів не розраховують і швидкість руху стічних вод у них не визначають. При обґрунтуванні для окремих колекторів діаметром 200мм допускають похил 0,005.

Максимальна розрахункова швидкість не повинна бути руйнівною для труб, по яким транспортується разом із стічними водами й тверді речовини (галька, пісок, шматки металу та інше). Згідно зі СНиП 2.04.03 - 85 [7], для металевих труб, швидкість не повинна перевищувати 8 м/с, а неметалевих - 4м/с. Для дощової мережі, відповідно 10 й 7 м/с.

Гідравлічний розрахунок напірних та, самопливних водовідвідних мереж, базується на формулі:

, (1.8)

Згідно СНиП 2.04.03 – 85[7], для всіх гідравлічних областей роботи трубопроводів коефіцієнт необхідно розраховувати за формулою Н. Ф. Федорова, яка враховує ступінь турбулентності потоку:

, (1.9)

де - коефіцієнт еквівалентної шорсткості (табл.1.9);

R – гідравлічний радіус, м;

а₂ – коефіцієнт, що враховує характер шорсткості труб (табл.1.9);

Re – число Рейнольдса.

Значення коефіцієнтів Таблиця 1.9.

Типи трубопроводів і каналів	, мм		а2
Трубопроводи:
Керамічні	1,35	0,013	90
Азбестоцементні	0,6	0,012	73
Бетонні і залізобетонні	2	0,014	100
Чавунні	1	0,013	83
Стальні	0,8	0,012	79
Канали:
Цегляні	3,15	0,015	110
Бетонні й залізобетонні, затерті цементною штукатуркою	0,8	0,012	50
З буту, тесаного каменя на цементному розчині	6,35	0,017	150
Бетонні й залізобетонні, Виготовлені на місці (в опалубці)	3	0,014	120

При квадратичному режимі турбулентного руху користуються формулою Н.Н. Павловського:

, (1.10)

де n₁ – коефіцієнт шорсткості (табл. 1.9);

у – показник ступеню, який залежить від коефіцієнту шорсткості і гідравлічного радіуса:

, (1.11)

Зв'язок коефіцієнтів і С :

(1.12)

Досліди показали, що максимальна пропускна спроможність відповідає повному наповненню, а середня швидкість збільшується до наповнення (0,6 – 0,7) d і далі практично не змінюється.

Загальні втрати напору у трубопроводі, складаються із лінійних і місцевих втрат:

, (1.13)

Лінійні втрати напору будуть рівними:

, (1.14)

де і – гідравлічний нахил; L – довжина трубопроводу, м.

Місцеві втрати напору в трубопроводах, розраховують за формулою:

, (1.15)

де - коефіцієнт місцевого опору.

Значення коефіцієнта місцевого опору Таблиця 1.10.

Місцевий опір	Значення
На виході з труби	1
У коліні (з плавним закругленням)	0,07
Теж під кутом:
30о	0,7
45о	0,18
75о	0,63
90о	0,98
Засувка із ступенем відкриття:
Повне	0
На 7/8 діаметру	0,07
6/8 «	0,26
5/8 «	0,81
1/2 «	2,06
3/8 «	5,52
У зворотному клапані	5
На вході в трубу:
з гострими краями	0,5
плавному	0,2
На вході в канал:
плавному	0,1
з гострими краями (бічне стиснення)	0,4

Особливо велике значення мають місцеві опори при розрахунку дюкерів, насосних станцій, напірних трубопроводів. При гідравлічному розрахунку водовідвідної мережі діаметром 500мм. рекомендовано враховувати місцеві опори на поворотах, при злитті потоків, коли діаметр приєднання складає 350 мм., а також при перепадах на основному колекторі.

Гідравлічний похил при розрахунку напірних мулопроводів ведуть за формулою:

, (16)

де - гідравлічний коефіцієнт тертя,

, (17)

де - вологість осадів, %;

V – швидкість руху осаду м/с;

D – діаметр трубопроводу, м.

Для мулопроводів, діаметром 150 мм., значення збільшують на 0,01, згідно СНиП 2.04.03 – 85.[7]

Найменші швидкості, руху мулу в напірних мулопроводах, які не дають осідати важким часткам, приведені в таблиці 1.11.

Найменші розрахункові швидкості Таблиця 1.11

Вологість осадів ,%	, м/с, для діаметрів
	150 - 200	250 - 400
98	0,8	0,9
97	0,9	1
96	1	1,1
95	1,1	1,2
94	1,2	1,3
93	1,3	1,4
92	1,4	1,5
91	1,7	1,8
90	1,9	2,1

1.9. Проектування повздовжніх профілів (мал. 1.2).

Відповідно до встановлених масштабів, на профіль з плану наносять розрахункові точки землі, визначивши довжину розрахункових ділянок.

По профілю визначають початкове заглиблення мережі і ділянки з найбільшим і найменшим заглибленням колектора. Далі, на профіль наносять розрахункові значення відповідно до визначених відміток, викреслюється схема трубопроводу з розстановкою колодязів.

Будуючи профіль на нього не наносять всі колодязі, а лише розрахункові точки, у яких змінюються витрати, похили й діаметри.

Проектуючи профіль, бажано уникати великі заглиблення трубопроводів, призначати похили відповідно до рельєфу місцевості, але з урахуванням того, щоб швидкість течії стічних вод, була в межах, дозволених СНиП 2.04.03 - 85.[7]