Материал: Перспективы повышения эффективности обеспечения питьевой водой потребителей города Дзержинский Московской области

5.5 Определение основных размеров водонапорной башни

Водонапорная башня предназначена для обеспечения необходимых свободных напоров на всех участках водопроводной сети и для хранения необходимых запасов воды.

В соответствии с п. 9.1 [30] в баке должен находиться регулирующий, пожарный и аварийный объемы воды.

Определяем общий объем бака по формуле (5,14).

 = Wpeг + W пож + Wав , м3                                                        (5.14)

где Wрег - регулирующий объем бака, м3;

Wпож - пожарный объем бака, м3;

Wав - аварийный объем бака, м3.

Регулирующий объем определяется по формуле (5.15).

 , м3                                                         (5.15)

где αизб - максимальная разница ординат интегральных кривых водопотребления и водоподачи по избытку, равная 12%;

αнед - разница ординат интегральных кривых водопотребления и водоподачи по недостатку, равная 7%.

= 486,93 м3.

Основной 3-х часовой пожарный объем будет храниться в резервуаре чистой воды. Бак водонапорной башни рассчитывается на хранение 10-15 минутного пожарного объема определяется по формуле (5.16).

, м3                                                                       (5.16)

где qпож - расход, который равен 10 л/с;

t - время, хранения пожарного расхода, равное 15 мин.

 = 9,0 м3.

Аварийный объем определяется по формуле (5.17).

, м3                                                                        (5.17)

где Qсут.макс - максимальный суточный расход воды.

= 53,39 м3.

Определяем общий объем бака:

W = 486,93 + 9,0 + 53,39 = 549,32 м.

Принимаем стальной бак с плоским днищем стандартных размеров: объем бака 650 м 3, внутренний диаметр 9,86 м 3, полная высота 8,5 м3.

Определяется высота ствола воды напорной башни. Для этого составляется расчетная схема водонапорной башни, представленная на рисунке 5.11

Рисунок 5.11 - Расчётная схема водонапорной башни

Определяем высоты уровня: регулирующего hрег = 6,38 м, пожарного hпож = 0,12 м, аварийного hав = 0,7 м, строительного hстр = 1,3 м.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ

6.1 Техника безопасности при работе с малыми напряжениями

Применение малых напряжений.

Малое напряжение - это номинальное напряжение не более 42 В, применяемое для уменьшения опасности поражения электрическим током.

Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимого напряжения прикосновения, то даже одновременный контакт человека с токоведущими частями разных фаз или полюсов будет безопасен. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях 6-10 В, так как при таком напряжении ток через человека не превысит 1-1,5 мА. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, где сопротивление цепи человека может быть значительно снижено, ток через человека может в несколько раз превысить это значение.

На практике применение таких малых напряжений ограничено шахтерскими лампами (2,5 В) и некоторыми бытовыми приборами (игрушки, карманные фонари, электробритвы и т.п.). В производственных переносных электроприемниках с целью повышения безопасности применяются напряжения 12, 36 и 42 В. В помещениях с повышенной опасностью для переносных электроприемниках рекомендуется номинальное напряжение 36 В.

Источниками малого напряжения могут быть батарея гальванических элементов, аккумулятор, выпрямительная установка, преобразователь частоты и трансформатор. Аккумуляторы и гальванические элементы не зависимы от стационарных сетей, но неудобны в эксплуатации [31].

Выпрямительная установка, применяемая как источник малого напряжения, должна соединяться с питающей сетью через понизительный трансформатор. Включение выпрямителей через автотрансформатор не допускается, так как токоведущие части сети малого постоянного напряжения в этом случае электрически связаны с сетью высшего напряжения.

Преобразователи частоты позволяют при той же мощности уменьшить габариты и массу электродвигателей, питающихся током повышенной частоты - 200, 400 Гц и более. При снижении массы ручного электроинструмента улучшаются условия труда, так как уменьшается физическая нагрузка рабочего. Повышение электробезопасности при этом достигается только за счет малого напряжения, так как ток частотой 200, 400 и даже 500 Гц опасен так же, как и ток частотой 50 Гц. В разветвленных сетях опасность повышается даже вследствие увеличения емкостной проводимости фаз относительно земли.

Наиболее часто как источники малого напряжения применяются понизительные трансформаторы. Они отличаются от других источников малого напряжения простотой конструкции и большей надежностью. Единственное слабое место понизительных трансформаторов - возможность перехода высшего напряжения первичной обмотки на вторичную. В этом случае прикосновение к токоведущим частям или к незаземленному корпусу, оказавшемуся под напряжением, в сети малого напряжения равноценно такому же прикосновению в сети высшего напряжения. С целью уменьшения опасности при переходе высшего напряжения на сторону вторичного малого напряжения вторичная обмотка трансформатора заземляется или зануляется.

Применение в качестве источника малого напряжения автотрансформатора запрещено, так как сеть малого напряжения в этом случае всегда оказывается связанной с сетью высшею напряжения.

Применение малых напряжений - эффективная защитная мера, но ее широкому распространению мешает трудность осуществления протяженной сети малого напряжения.

Поэтому источник малого напряжения должен быть максимально приближен к потребителю. Вследствие того что потребители рассредоточены на значительных территориях, надо устанавливать источники питания (трансформаторы) на небольшую группу потребителей или даже на каждый потребитель, что экономически невыгодно. Поэтому область применения малых напряжений 12, 36 и 42 В ограничивается ручным электрифицированным инструментом, ручными переносными лампами и лампами местного освещения [32].

6.2 Разработка мероприятий по удалению повышенного содержания фтора и железа в питьевой воде

Вoдa - весьма рaспрoстрaненнoe на Зeмлe вeщeствo. Пoчти 3/4 пoвeрхнoсти зeмнoгo шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера.

Прирoдная вода не бывает совершенно чистой. Она содержит растворенные и взвешенные вещества органического и минерального происхождения, которые попадают в воду из атмосферы, из почв и грунтов, а также за счeт жизнeдeятeльнoсти и отмирания населяющих воду живых организмов. Основные источники загрязнения водных ресурсов принесла цивилизация [33].

Для того, что бы исключить загрязнение природных вод, необходимо постоянно контролировать показатели качества вод. Это позволит не только обеспечить подержание воды в водоисточнике надлежащего качества, но и быстро обнаружить источник загрязнения.

С вoдoй человек сталкивается в разных ее видах: питьевая вода, водоем для купания, водоем около места жительства, места частого пребывания и т.д.

Питьевая вода - необходимый компонент жизнеобеспечения населения. От ее качества, количества и бесперебойной подачи зависят не только состояние здоровья людей, уровень санитарно-эпидемиологического благополучия, но степень благоустройства жилищного фонда и городской среды, стабильность работы социально-бытовой сферы [34].

Экологи утверждают, что качество питьевой воды в России очень низкое.

Питьевая вода всегда должна отвечать определённым установленным стандартам и нормам. В России на данный момент основным нормативным документом является СанПиН 2.1.4.1074-01 "Вода питьевая" [1].

Наиболее часто встречающимся элементом в природных водах, в частности подземных, во многих странах и отдельных регионах является железо и фтор.

Употребление воды с повышенным содержанием железа приводит не только к аллергическим реакциям, болезням сердца и печени, но и к разрушению витамина Е в организме человека витамина с уникальными и незаменимыми свойствами. Нехватка любого из витаминов пагубно сказывается на здоровье человека, но нехватка витамина Е сказывается особенно непоправимо наносится удар по эндокринной системе человека. Эндокринная система человека это все железы внутренней секреции: гипофиз, эпифиз, щитовидная, околощитовидная, поджелудочная железа, надпочечники и половые железы. Гипофиз является центральным органом эндокринной системы, вырабатывает гормоны, влияющие на рост, обмен веществ и репродуктивную функцию. Эти гормоны осуществляют управление и координацию деятельности всех эндокринных желез организма.

C такой водой возникает целый ряд проблем, как при бытовом, так и при коммерческо-промышленном использовании. Уже при концентрациях железа свыше 0,3 мг/л такая вода вызывает образование ржавых потеков, может изменить цвет одежды при их стирке, при больших концентрациях у воды возникает характерный металлический привкус, что плохо сказывается на качестве напитков, таких как чай, кофе.

Влияние фтора на организм человека можно рассматривать с двух сторон. Содержанием фтора в питьевой воде ниже 1,5 мг/л, это может привести к кариесу зубов, ломкости ногтей и выпадению волос.

А при большом содержании фтора, это негативно влияет на центральную нервную систему человека, нарушение окостенения скелета, истощению организма, а также это приводит к развитию флюороза [36].

Таким образом, с экологической точки зрения удаление повышенного содержания фтора и железа является актуальной как для питьевого и хозяйственно-бытового применения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель данной выпускной квалификационной работы заключалась в повышении эффективности водоснабжения потребителей города Дзержинский Московской области на примере микрорайона Школьный.

В ходе работы были решены следующие задачи:

) рассмотрен и проанализирован объект исследования;

) изучены существующие методы по очистке питьевой воды от повышенного содержания фтора и железа, выявлены их недостатки. Сделан вывод о том, что данные методы имеют большое количество недостатков такие как: ограниченная область применения, громоздкость сооружения, высокая строительная стоимость и большие эксплуатационные затраты, плохая управляемость технологическими процессами;

) выполнен расчёт водопотребления потребителей микрорайона с учётом перспективного развития на 2026 год, который составил 2563 м3/сут.

) рассчитаны технико-экономические показатели двух представленных вариантов водоснабжения и был выбран наиболее экономическивыгодный вариант;

) разработано технологическое решение водообеспечение, спроектированы водозаборные скважины, разработана водопроводная сеть и выполнен гидравлический расчёт рассматриваемого микрорайона;

) изучена техника безопасность при работе с малыми напряжениями и влияние на организм человека повышенного содержания в питьевой воде фтора и железа.

По данным исследования были использованы новые изобретения по очистке питьевой воды с повышенным содержанием фтора и железа, защищенные патентами ВоГУ. Эти установки являются более компактными, дешевыми, простыми в эксплуатации по сравнению с традиционными способами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества.: СанПиН 2.1.4.1074-01. - Введ.01.01.01. - М.: Госэпидемнадзор России, 2001. 111с.

. Николадзе, Г.И. Обезжелезивание природных и оборотных вод / Г.И. Николадзе.- М.: Стройиздат, 1980. - 160 с.

. Николадзе Г.И. Обезжелезивание прироных и оборотных вод. М., Стройиздат, 1978. 160 с.

. Водоподготовка: Справочник. /Под ред. д.т.н., действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова. М.: Аква - Терм, 2007.-240 с.

. Кульский Л.А., Строкач П.П. Технология очистки природных вод. - Вища школа, 1981 - С.213-221

. Перлина A.M., Балашова Г.В., Горяинова Г.С. Обезжелезивание подземных вод фильтрованием. - В кн.: Науч. тр. АКХ, 1963, № 3, вып. 22. Водоснабжение, с. 3-18.

. Клячко В.А. Указания по проектированию установок для обезжелезивания воды. M.: ВНИИ ВОДГЕО, 1959. 35 с.

. Николадзе Г.И., Сомов М.А. Водоснабжение: Учебник для вузов.- М.: Стройиздат, 1995. 688 с.

. Николадзе Г.И. Улучшение качества природных вод / Г.И. Николадзе. М.: Высшая школа, 1987. - 515 с.

. Водоснабжение. Технико-экономические расчеты: учеб. пособие/под ред. Г.М. Басса. - Киев: Вища школа,1977.-152 с.

. Строительные нормы и правила: Внутренний водопровод и канализация зданий: СНиП 2.04.01-85.-М.:Стройиздат,1985.-56 с.

. Методические указания к курсовому проекту. Инженерные системы водообеспечения и водоотведения. Часть 1/сост.:C.М.Чудновский, П.В.Серый, В.В.Середа. - Вологда: ВоПИ,1997.-24 с.

. Методическое указание к технико-экономическим расчетам 1983 ?

. Курганов, А.М. Водозаборные сооружения систем коммунального водоснабжения /А.М. Курганов.- М.: СПб: АСВ. 1998.- 246с.

. Чудновский, С. М. Проектирование, строительство и эксплуатация водозаборных скважин: учебное пособие / С.М. Чудновский, А.В.Зенков. - Вологда: ВоГТУ, 2008.- 127с.

. ГОСТ 2874-82. Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством. Вода питьевая: Методы анализа. - М.: Издательство стандартов. 2010 - 7с.

. Суреньянц, С.Я. Эксплуатация водозаборов подземных вод / С.Я. Суреньянц, А.П. Иванов. - М.: Стройиздат,1989.- 80 с.

. Плотников, Н.А Проектирование и эксплуатация водозаборов подземных вод /Н.А Плотников, В.С.Алексеев.- М.: Стройиздат,1990. - 256с.

. Пат. 2501740 Российская федерация. Установка для обезжелезивания подземных вод /С. М. Чудновский, Г.А. Тихановская, Л. М. Воропай, М. Н. Орлова, Н. А. Волохова, С.М. Шмырин, А. А. Суконщиков: Заявитель и патентообладатель Вологодский гос. ун-т. -Опубл. 20. 12. 13. Бюл. №35 -10 с.

. Чудновский С.М. Улучшение качества природных вод: учеб. пособие / С.М. Чудновский. - Вологда: ВоГУ, 2014. - 182 с.

. Кульский Л.А., Строкач П.П. Характеристика фтора. - Вища школа, 1981 -С.213-221

. Патент на изобретение РФ № 2274608. Способ обесфторивания подземных вод и устройство для его осуществления / Л.Е. Проничева, Г.А. Тихановская, С.М. Чудновский.- Опубл. 27.04.02.- Бюл.№12.

. Способ фторирования воды. Патент RU №2181700. Опубл. 27.04.2002. Бюл. №12.

. Инженерные системы водоснабжения и водоотведения: Методические указания к курсовому проекту. Часть 2. /Сост.:С.М.Чудновский, П.В.Серый - Вологда: ВГТУ,2000. - 24с.

. Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений: В 3-х т.- Т.3. Системы распределения и подачи воды/ Научно-методическое руководство и общая редакция М.Г.Журбы - Вологда-Москва, 2001.-188 с.

. Инженерные системы водоснабжения и водоотведения: Методические указания к курсовому проекту. Часть 1. Определение водопотребности сельского населенного пункта/ Сост.: С.М. Чудновский, А.В. Зенков, П.В.Серый - Вологда: ВПИ,1996. - 24с.

. Строительные нормы и правила. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. : СНиП 2.04.02-84: введ. 01. 01. 86. -М.: Стройиздат, 1985. -132

. Дмитриев, В. В. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем: учеб. пособие / В.В. Дмитриев, Г.Т. Фрумин. - СПб.: Наука, 2014. - 294 с.

. Пупырев, Е. К. Концепция решения проблемы обеспечения населения России питьевой водой / Е.И. Пупырев, О.Г. Примин, П.П. Пальгунов // Чистый город. -2005. -№4. -с. 25-29.