Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт недропользования

Кафедра прикладной геологии, геофизики и геоинформационных систем

Допускаю к защите

Руководитель М.А. Тугарина

Курсовой проект по дисциплине: «Водоснабжение и инженерные мелиорации»

«Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения Лена-Восточная Усть-Кутского района Иркутской области»

Выполнил студент группы: РГ-19-1 А.К. Гаврилова

Нормоконтроль М.А. Тугарина

Иркутск, 2022



Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Задание

На курсовое проектирование

По курсу: Водоснабжение и инженерные мелиорации

Студенту группы: РГ-19-1 Гавриловой А.К.

Тема курсового проекта: «Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения ст. Лена-Восточная Усть-Кутского района Иркутской области».

Исходные данные: Рассчитать конструкцию лучевого водосбора, эксплуатирующего напорные воды с производительностью, равной заявленной потребности, при следующих исходных данных:

l = 50 м; m = 20 м; S = 5 м; k = 9 м/сут. Абс. отм. уровня земли = 420 м. Н_ст = 417 м, напор 5 м.

Вода обладает повышенным содержанием кремниевой кислоты (до 12 мг/л).

Техническое задание. Определить суточную потребность в воде объекта водоснабжения, имеющего 2 зоны жилой застройки и соответствующие им характер санитарно-технического оборудования зданий:

1. Зона, площадью 150 га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с ванными и централизованным горячим водоснабжением. Плотность населения 200 ч/га.

2. Зона, площадью 80 га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией, без ванн. Плотность населения 90 ч/га. Поливная площадь в городе: улиц 15 га, газонов 8 га, парков 20 га.

В городе находится 2 промышленных предприятия: А и Б. Количество выпускаемой продукции по предприятиям: А - 15 т/сут; Б -9 т/сут. Типы цехов: А - холодный; Б - горячий.

Группы производственных процессов по санитарной характеристике: А - Пв; Б - 1б. Количество всех работающих: А - 180 чел; Б - 600 чел.

Число работающих принимающих душ, (в процентах от общего количества): А - 80%; Б - 60%.

На каждом предприятии работают в 3 смены; количество выпускаемой продукции и число рабочих равномерное.



Рекомендуемая литература:

1. Абрамов Н. Н. Водоснабжение. -- М.: Стройиздат, 1982. -- 440 с.

2. Водоснабжение. Методические указания. Составители: Ю. Н. Диденков, М. А. Тугарина. -- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. -- 56 с.

Графическая часть на одном листе.

Дата выдачи задания « 16 » ноября 2022 г.

Дата представления проекта руководителю « » 2022 г.

Руководитель курсового проекта _________ М.А.Тугарина



Содержание

Задание

Введение

1. Задание

2. Техническое задание

3. Общая часть

3.1 Источник водоснабжения

3.2 Системы и схемы водоснабжения

4. Специальная часть

4.1 Расчет суточной потребности в воде

4.2 Расчёт дебита лучевого водозабора, расположенного в напорном водоносном пласте

5. Обоснование и характеристика методов улучшения качества питьевой воды

6. Организация и содержание зоны санитарной охраны

Заключение

Литература

Приложение



Введение

Целью данного курсового проекта является организации водоснабжения хозяйственно-питьевого и технического назначения ст. Лена-Восточная Усть-Кутского района Иркутской области.

Водоснабжение - это деятельность, направленная на обеспечение потребителей питьевой водой, включающая в себя выбор, охрану источников и сооружений водоснабжения, проектирование, строительство, эксплуатацию систем водоснабжения, забор, подготовку, хранение, подачу к местам потребления и реализацию питьевой воды.

Обеспечение населения чистой, доброкачественной водой имеет большое гигиеническое значение, так как предохраняет людей от различных эпидемических заболеваний, передаваемых через воду. Подача достаточного количества воды в населенный пункт позволяет поднять общий уровень его благоустройства. Для удовлетворения потребностей современных крупных городов в воде требуются громадные ее количества, измеряемые в миллионах кубических метрах в сутки. Выполнение этой задачи, а так же обеспечение высоких санитарных качеств питьевой воды требуют тщательного выбора природных источников, их защиты от загрязнения и надлежащей очистки воды на водопроводных сооружениях.



1. Задание

Рассчитать конструкцию лучевого водосбора, эксплуатирующего напорные воды с производительностью, равной заявленной потребности, при следующих исходных данных:

l = 50 м; m = 20 м; S = 5 м; k = 9 м/сут. Абс. отм. уровня земли = 420 м. Н_ст = 417 м, напор 5 м.

Вода обладает повышенным содержанием кремниевой кислоты (до 12 мг/л).



2. Техническое задание

Определить суточную потребность в воде объекта водоснабжения, имеющего 2 зоны жилой застройки и соответствующие им характер санитарно-технического оборудования зданий:

1. Зона, площадью 150 га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией с ванными и централизованным горячим водоснабжением. Плотность населения 200 ч/га.

2. Зона, площадью 80 га, застроена зданиями, оборудованными внутренним водопроводом и канализацией, без ванн. Плотность населения 90 ч/га. Поливная площадь в городе: улиц 15 га, газонов 8 га, парков 20 га.

В городе находится 2 промышленных предприятия: А и Б. Количество выпускаемой продукции по предприятиям: А - 15 т/сут; Б -9 т/сут. Типы цехов: А - холодный; Б - горячий.

Группы производственных процессов по санитарной характеристике: А - Пв; Б - 1б. Количество всех работающих: А - 180 чел; Б - 600 чел.

Число работающих принимающих душ, (в процентах от общего количества): А - 80%; Б - 60%.

На каждом предприятии работают в 3 смены; количество выпускаемой продукции и число рабочих равномерное.



3. Общая часть

3.1 Источник водоснабжения

Основные требования, предъявляемые к источнику водоснабжения:

Обеспечение получения из источника необходимого количества воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта (30%).

Обеспечивать бесперебойное снабжение водой потребителя.

Источник должен давать воду необходимого качества.

Обеспечивать подачу воды с наименьшей затратой средств.

Обладать такой мощность, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экосистему.

Выбираем в качестве источника водоснабжения подземные воды, так как от поверхностных вод они отличаются:

Защищенностью от загрязнения (особенно артезианские);

Малой мутностью;

Меньшим содержанием органических веществ;

Но подземные воды также могут иметь:

Повышенную минерализацию;

Большую жесткость;

Возможное содержание микрокомпонентов влияющих на организм человека.

Исходя из требований СанПин 2.1.4.1074-01., за исключением повышенного содержания пестицидов, вода может быть использована для хозяйственно-питьевых целей.

3.2 Системы и схемы водоснабжения

Система водоснабжения представляет собой комплекс инженерных сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и обработку ее, транспортирование и подачу потребителям требуемых расходов и качества под необходимым напором.

Выбираем систему водоснабжения с использованием подземных вод.

По способу подъема воды - нагнетательную (вода потребителю подается насосами); водоснабжение напорный питьевой

По назначению - хозяйственно-бытовые и производственные;

По охвату потребителей - централизованные;

По характеру использования воды - прямоточные.

Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности. Схемы расположения водопроводных сооружений различны и зависят в основном от принятого источника водоснабжения: его характера, мощности, качества воды в нем.

Схема водоснабжения с использованием подземных вод приведена в приложении 1, на котором обозначены:

а -- план и разрез;

б -- общая схема;

1 -- глухая труба;

2 -- конец трубы с буровой головкой;

3 -- перфорированная стальная труба;

4 -- закладной патрубок;

5 -- обсадная труба;

6 -- бетонная пробка;

7 -- шлак;

8 -- покрытие (асфальт 3 см, песок 10 см, гравий 10 см);

9 -- бетонная опора под водовод.



4. Специальная часть

4.1 Расчет суточной потребности в воде

1-ая зона застройки:

Площадь зоны S = 150 га;

Плотность населения Р = 200 чел/га;

Количество человек N_ж = 150* 200 = 30000 чел.

2-ая зона застройки:

Площадь зоны S = 80 га;

Плотность населения Р = 90 чел/га;

Количество человек N_ж = 80* 90 = 7200 чел.

Суточный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды:

,

Где: q_ж- удельное водопотребление на 1 жителя, л/сут., которое зависит от степени благоустройства районов жилой застройки, в 1-ой зоне застройки, здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией с ванными и централизованным горячим водоснабжением. Из справочной литературы в среднем составляет q_ж = 290 л/сут.

Во 2-ой зоне застройки, здания оборудованы внутренним водопроводом и канализацией без ванн. Из справочной литературы в среднем составляет q_ж = 140 л/сут.

м³/сут.

Расход воды в м³/сут на поливку определяют по формуле:

Q_n=?10F_n*q_n,

Где: F_n- поливаемая площадь, га; q_n- норма расхода воды, л/м², принимаемая в зависимости от вида поливаемых площадей.

Расход воды на: 1 механизированную поливку усовершенствованных покрытий, проездов и площадей 0,4 л/м²; 1 поливку городских земельных заграждений 4 л/м²;1 поливку газонов и цветников 5 л/м².

Значит, расход воды на поливку составит:

Q_n=10*? 15*0.4+8*5+20*4= 1260 м³/сут.

Определение расхода воды на предприятиях:

Предприятие А (Кожевенный завод)

Количество выпускаемой продукции в сутки составляет 15 тонн, а удельный расход воды на одну тонну составляет от 60 м³, значит, количество используемой воды в сутки будет равно:

Q_{на прод}. = 15*60 = 900 м³/сут.

Всего работают 180 человек в 3 смены, значит 180: 3 = 60чел/смен.

На 1 человека приходится 25 литров воды, так как тип цеха холодный, значит:

Q_нужд. = 180*25*3/1000 = 13,5 м³/сут.

Число рабочих принимающих душ: 144 чел.

Расчетное количество человек на одну душевую сетку составляет 5 чел. (т.к. группа производственных процессов Пв - применение воды), значит количество душевых сеток: 29

Часовой расход воды на 1 душевую сетку на промышленных предприятиях принимают 500 л, а продолжительность пользования душем 45 минут после окончания каждой смены.

Расход воды на душевые сетки в сутки составляет:

80% от 60 человек в смену принимают душ, значит 48 человек.

Q_душ= (180*0,8)/(5*3*0,5*3)= 6,4 м³/сут.

Общий расход воды на предприятие А за сутки составит:

Q_общ.А = Q_прод.+ Q_нужд. + Q_душ., м³/сут.

Q_общ.А =900+13,5+6,4=919,9 м³/сут.

Предприятие Б (Кондитерская фабрика)

Количество выпускаемой продукции в сутки составляет 9 тонн, а удельный расход воды на одну тонну составляет от 23 м³, значит, количество используемой воды в сутки будет равно:

Q_{на прод}. = 9*23 = 207 м³/сут.

Всего работают 600 человек в 3 смены, значит 600:3 = 200чел/смен.

На 1 человека приходится 45 литров воды, так как тип цеха горячий, значит:

Q_нужд. = 600*45*3/1000 = 81 м³/сут.

Число рабочих принимающих душ: 360 чел.

Расчетное количество человек на одну душевую сетку составляет 7 чел. (т.к. группа производственных процессов 1б - загрязнение одежды и рук), значит количество душевых сеток: 52

Часовой расход воды на 1 душевую сетку на промышленных предприятиях принимают 500 л, а продолжительность пользования душем 45 минут после окончания каждой смены.

Расход воды на душевые сетки в сутки составляет:

60% от 200 человек в смену принимают душ, значит 120 человек.

Q_душ= (600*0,6)/(7*3*0,5*3)= 11,4 м³/сут.

Общий расход воды на предприятие А за сутки составит:

Q_общ.Б = Q_прод.+ Q_нужд. + Q_душ., м³/сут.

Q_общ.Б =207+81+11,4=299,4 м³/сут.

Всего суточная потребность в воде для города составит:

?Q= Q_{сут. сред}. + Q_{пред. А} + Q_{пред. Б} + Q_полив., м³/сут.

Q= 6708+919,9+299,4+1260=9187,3 м³/сут.

Расход воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления:

Q_{сут. мах}= k_{сут. max}* 1,2 *= 8049,6 м³/сут.

Q_{сут. мin}= k_{сут. min}*м³/сут.

Увеличиваем Q_max на 30% на перспективу развития, и получаем:

Q_з.п.=10464,5 м³/сут.

4.2 Расчёт дебита лучевого водозабора, расположенного в напорном водоносном пласте

Формула Д. Читрини:

м³/сут.

Где: S- понижение уровня воды в шахте лучевого водосбора; R- радиус кругового контура питания пласта, м, определяемый по формуле Зихардта:

,

r_э- эквивалентный радиус совершенного вертикального колодца с таким же дебитом, как и у данного лучевого водосбора, м, определяемый соотношением:

,

Здесь l и n - соответственно длина и число лучей водосбора.

Лучевой водосбор будет состоять из десяти лучей.

5. Обоснование и характеристика методов улучшения качества питьевой воды

В техническом задании сказано, что вода обладает повышенным содержанием кремниевой кислоты.

Кремний отнесен ко второму классу опасности (высокоопасные соединения) по санитарно-токсикологическому лимитирующему признаку вредности, его содержание в питьевой воде регламентировано СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода», согласно которому оно не должно превышать 10 мг/куб. дм. Известно, что высокие концентрации соединений кремния в питьевой воде приводят к заболеванию мочекаменной болезнью и нефропатии.

Достаточно часто для удаления соединений кремния из воды используют такой доступный и дешевый продукт, как гашеная известь. Этот реагент, представляющий собой сильное основание - Са(ОН)₂, взаимодействует с кремниевой кислотой, в результате чего происходит образование нерастворимого силиката кальция. Практика показывает, что введение в воду гашеной извести позволяет снизить содержание примесей кремния в пересчете на анион SiO₃^2- до 0,3-0,5 мг/л.

Другим распространенным способом, позволяющим снизить содержание примесей кремния, является обработка воды магнезитом, обожженным при 1000 °С. В процессе такого прокаливания магнезит превращается в оксид магния (каустическая магнезия):

MgСО₃+1000°C=MgO + СО₂.

Обработка воды оксидом магния приводит к его превращению в гидроокись (MgO + Н₂O = Mg(OH)₂),которая затем взаимодействует с H2SiO₃, переводя ее в осадок. Введение каустической магнезии в обрабатываемую воду с температурой до 40 °С в количестве 10-15 мг на 1 мг H2SiO₃, позволяет снизить содержание примесей кремния до 1-1,5 мг/л. При повышенной температуре процесс удаления примесей кремния протекает более интенсивно. Так, при температуре 98 °С остаточное содержание этого вида примесей уже составляет всего лишь 0,25 мг/л.

Аналогичные химические процессы протекают и при обработке воды обожженным доломитом - CaMg(CO3)2. После прокаливания этот минерал превращается в смесь оксидов кальция и магния, которые, взаимодействуя с водой, превращаются в соответствующие гидроокиси, реагирующие с кислотным остатком кремниевой кислоты. При использовании данного реагента в холодной воде удается добиться остаточного содержания примесей соединений кремния около 2 мг/л, а при обработке воды с температурой чуть ниже 100 °C концентрация этих примесей составляет примерно 0,2 мг/л.

В ряде случаев удаление соединений кремния проводится на стадии осветления и обесцвечивания. Такие процедуры на очистных сооружениях осуществляются при коагуляции взвешенных и коллоидных соединений. Довольно часто для этих целей используют соединения алюминия или соли железа (3). Образующаяся хлопьевидная масса гидрооксида алюминия или гидроокиси железа захватывает частицы примесей, находящиеся в коллоидном состоянии или растворенном виде. Так, при очистке воды от соединений кремния с помощью коагуляции эффективный расход солей железа (3) составляет около 2 мг на миллиграмм удаляемой кремниевой кислоты. При использовании соединений алюминия наиболее распространенными реагентами являются алюминат натрия и сульфат алюминия. Причем наиболее эффективный осадитель - алюминат натрия, который вводится в очищаемую воду в концентрации 10-15 мг/л.

Помимо вышеперечисленных коагулянтов применяются и другие, например, «Гидро-Икс». В основном он содержит крахмал и полиальгинат натрия. Крахмал в этой композиции играет роль коагулянта, вызывая осаждение широкого круга примесей. Другой компонент этого препарата - полиальгинат натрия, представляющий собой натриевую соль альгиновых кислот.

Собственно альгиновые кислоты плохо растворяются в воде, но их натриевые соли легко растворяются и образуют вязкие растворы, которые являются флокулянтами. Действие коагулянта сводится к частичному укрупнению частиц, а флокулянт ускоряет процессы образования хлопьев и осаждения.

Удаление соединений кремния может осуществляться и посредством ионного обмена. Необходимо отметить, что при этом способе происходит наиболее полное удаление данного вида примесей. Так, ионный обмен позволяет достичь остаточного содержания примесей в пределах 0,02-0,05 мг/л.

Как показали практические наблюдения, наиболее эффективный способ удаления примесей связан с применением ионитов смешанного действия, которые представляют собой смесь катионита в Н-форме и ОН-анионита.

Многие марки ионообменных смол не могут применяться при температуре очищаемой воды свыше 30 °С. Это требование связано с техническими возможностями многих ионообменных материалов. Впрочем, данная задача может быть решена посредством охлаждения воды, из которой необходимо удалить соединения кремния. Конечно, такое ограничение не может быть преградой для использования ионного обмена при удалении примесей кремния. Однако по причине сложности процесса данное техническое решение применяют редко.

Удаление из воды соединения кремния может осуществляться также с помощью мембранного метода, имеющего, однако, существенный недостаток. Как показали исследования по обессоливанию воды с высокой минерализацией, на поверхности мембраны происходит полимеризация соединений кремния, переход их в коллоидное состояние. Это приводит к забиванию пор мембраны и, в конечном счете, снижает скорость фильтрации.

6. Организация и содержание зоны санитарной охраны

Для санитарной охраны поземных вод как источника питьевого водоснабжения нужно организовать санитарную зону, в которую будут входить 3 пояса.

Первый пояс - пояс строгого режима - охватывает территорию, на которой располагаются водоподъемные сооружения и связанные с ними насосные станции, установки для обработки воды и накопительные резервуары. Границы первого пояса зоны санитарной охраны устанавливаются с учетом характера рельефа местности и направления грунтового потока. Они устанавливаются непосредственно на местности: сооружаются заборы; ставится охрана и т.д. Размер территории первого пояса отсчитывается от крайних скважин, для не достаточно защищенных (без напорных) не менее 50 м. Территория первого пояса должна быть спланирована для возможности отвода поверхностного стока за пределы границ зоны. В первом поясе зоны санитарной охраны не допускается проживание людей, нахождение посторонних лиц, содержание скота, а также употребление органических удобрений для посадок и посевов.

Второй пояс - зона ограничений. Включает в себя: источник водоснабжения и водосборный бассейн. Расстояние рассчитывается исходя из условия, что микробное загрязнение не достигнет водозабора в течении 400 сут., т.е расстояние достаточное для самоочищения. Границы второго пояса устанавливаются в зависимости от местных гидрогеологических условий и характера использования подземного потока. На территории второго пояса должны проводится следующие предупредительные мероприятия: выявление и тампонаж старых и неработающих скважин, приведение в порядок дефектных скважин, благоустройство населенных пунктов, расположенных на территории зоны, с целью защиты используемого водоносного пласта от поступлений всевозможных загрязнений с поверхности

Третий пояс - зона наблюдений. Рассчитывается исходя из условий того, что химическое загрязнение по времени не должно достичь водозабора в течение всего срока эксплуатации.



Заключение

В рамках проекта была определенна средняя суточная потребность в воде для ст. Лена-Восточная Усть-Кутского района Иркутской области, имеющей две зоны жилой застройки и два предприятия, и составляет Qз.п. = 10464,5 м³/сут.

В качестве источника водоснабжения будут использованы подземные воды. Забор будет осуществляться с помощью лучевого водосбора с десятью наклонными лучами.

Даны рекомендации по улучшению качества питьевой воды и организации зон санитарной охраны.



Литература

Абрамов Н. Н. Водоснабжение. М., Стройиздат, 1982. 440 с.

Проектирование водозаборов подземных вод. Под ред. Ф. М. Бочевера. М., Стройиздат, 1976. 292 с.

Николадзе Г. И. Технология очистки природных вод. М., Высшая школа, 1987. 479 с.

Справочник по бурению скважин на воду. Д. Н. Башкатов. М., Недра, 1979, 560 с.

Водоснабжение. Методические указания. Составители: Ю. Н. Диденков, М. А. Тугарина. -- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2006. -- 56 с.



Приложение

Размещено на Allbest.ru

...