Инженерные сети

Максимальные глубины (Н_м) зависят от свойств пород: в сухих породах Я_л = 6-8 м, в водонасыщенных и скальных -4 м. Начальную глубину определяют по формуле:

 

Н = h = i ( L + l ) - ( Z₁ + Z₂ ) + ∆d                               (9)

 

где ∆d - разность в диаметрах труб.

При создании канализационных  сетей применяются трубы: керамические d - 125-600 мм; бетонные безнапорные d = 150-600 мм; напорные железобетонные - до 3000 мм; асбестоцементные - d = 50 - 500 мм.

Смотровые колодцы устраивают в местах присоединения сетей и в местах изменения направления, уклонов и диаметров водопроводов. На прямых участках - на расстояниях в зависимости от диаметра труб: при d = =150-600 мм - l = 60 м; при d = 600-1400 мм -l = 75 м; при d > 1400 мм -7 = =150 м. В соответствии с этими параметрами и нормами составляют профиль сети (рис.5).

 

 

Рис. 5. Профиль дворовой канализации

 

 

5.3. Очистка  сточных вод

 

В бытовых и производственных сточных водах содержится большое  количество минеральных, органических и бактериальных загрязнений. Поэтому перед сбросом в водоемы сточные воды должны быть очищены и обезврежены.

Степень загрязнения  сточных вод органическими веществами определяет количество кислорода, необходимого в данный отрезок времени для окисления органических веществ аэробными микроорганизмами. Эта величина называется биохимической потребностью в кислороде (БПК) и выражается в мг/дм³ и г/м³. Полное окисление органических веществ при t = 20 °С происходит в течение 100 дней. Однако 99 %-я степень окисления наступает на 20-е сутки, которые принято считать БПКго Иногда в практике определяют 5-дневную потребность в кислороде - БПК₅. Определяют и химическую потребность в кислороде (ХПК), необходимую для химического окисления веществ до конечных минеральных образований,

В бытовых водах на одного жителя нормируют следующее  количество загрязнений, г/сут.:

взвешенные вещества -65;

БПК поля воды: осветленной - 75, неосветленной - 40;

азот аммонийных солей - 8;

фосфаты (Р₂0₅) - 3,3;

хлориды - 9.

поверхностно-активные вещества (ПАВ) - 2,5/

Количество и состав производственных сточных вод разнообразен и определяется отраслью промышленности и видами исходного  сырья, режимом технологических процессов, количеством отходов и возможностью их утилизации, расходом воды на единицу сырья и полупродуктов, конечными продуктами. Полное определение состава таких стоков трудоемко. Для проектирования и расчета сооружений канализации используют основные показатели: температуру, окраску, запах, прозрачность, величину рН, сухой и штатный остатки, содержание взвешенных частиц, оседающих веществ, значение БПК и ХПК, содержание различных форм азота, фосфатов, хлоридов, сульфатов, токсичных элементов, ПАВ концентрации растворенного кислорода, биологические загрязнения и т. д. Эти стоки необходимо очищать механическими, физико-химическими и биохимическими способами.

Очистка вод производится до определенной концентрации вышеприведенных отрицательных компонентов.

Огромное значение в процессе самоочищения водоемов имеет концентрация кислорода в воде (его минимальная величина 4 мг/дм³ в любой период). В соответствии с общими требованиями очищенные стоки не должны содержать возбудителей заболеваний. Чистыми водами считаются те, в 1дм³ которых содержится не более 10 тысяч бактерий кишечной группы.

В результате механической очистки из сточных вод удаляются загрязнения, находящиеся в непосредственном и частично в коллоидном состоянии. Для этого используют решетки, песколовки, отстойники, жиро- и нефтеловушки, маслоотделители, гидроциклоны, фильтры и т. д. Решетки служат для улавливания крупных загрязнений, песколовки - для улавливания нерастворимых минеральных примесей (песка, шлака), отстойники –для очистки сточных вод от взвешенных частиц. Это позволяет отделить крупные фракции загрязнений.

К физико-химическим процессам очистки относятся коагулирование, сорбция, электролиз и т.д. При коагулировании вводят реагенты, способствующие укрупнению частиц (коагулянты), что позволяет ускорить осаждение взвешенных веществ. Способ применяется в основном для очистки производственных стоков.

Биологические методы очистки основаны на жизнедеятельности микроорганизмов, способствующих окислению и минерализации органических веществ. Биологическая очистка выполняется двумя методами:

1) в условиях, близких к естественным (поля орошения и поля фильтрации);

2)    в искусственно  созданных условиях (биофильтры) с  подачей кислорода, воздуха.

Естественным биохимическим  способом очистка вод производится в биологических прудах и на полях  фильтрации после механической очистки. Грунты полей должны обладать хорошими фильтрационными свойствами.

Биологические пруды - специально устроенные водоемы, в которых происходит процесс биологического очищения в аэробных и анаэробных (без доступа воздуха) условиях с естественной и принудительной аэрацией при помощи перфорированных труб на дне пруда с компрессором. В биопрудах очистка вод происходит значительно быстрее, чем в естественных условиях. Дезинфекция сточных вод производится хлором, хлорной известью или гидрохлоритом натрия. Обработка осадка состоит в его обезвоживании, сушке и сжигании. Решетки - дробилки задерживают и дробят отбросы в потоке. Затем сточная вода попадает в песколовки, в которых задерживаются минеральные примеси и вещества органического происхождения, диаметр частиц которых d > 0,25 мм (рис. 6).

Выпкск в водоем                                                      На удобрение

 

Рис. 6. Схема очистных сооружений

Для биологической очистки применяют биофильтры, аэротенки и окситенки. В биофильтрах в качестве фильтрующего материала применяют шлак, щебень, керамзит, пластмассу и т. д.

По способу подачи воздуха эти устройства подразделяются на две группы с естественной и  принудительной подачей воздуха.

Процесс биологической  очистки устанавливается после  создания в загрузочном материале биофильтра биологической пленки, микроорганизмы которой адаптировались к органическим веществам очищаемых сточных вод. Биологическая пленка растет с разной скоростью, и нижние слои отмирают.

Для биологической очистки больших количеств сточных вод применяют аэротенки различных видов, т. е. активные илы (с бактериями - минерализаторами) при непрерывной подаче воздуха.

Для эффективной работы стоки должны быть однородные.

Разновидностью аэротенков являются окситенки. Их особенность -повышение концентрации активного ила и замена воздуха техническим кислородом.

Затем производится глубокая биологическая доочистка сточных  вод, обеспечивающая удаление из них  остаточных загрязнений. После того эти воды можно использовать в  системах технического водоснабжения.

 

5.4. Теплоснабжение  и газоснабжение

 

Централизованное теплоснабжение и газоснабжение селитебных и  производственных территорий представляет собой сложный комплекс инженерных сетей и сооружений и является высшей формой обеспечения городов и предприятий топливом. Централизация теплоснабжения осуществляется от ТЭС и крупных районных котельных, в которых вырабатывается тепло: горячая вода, пар и т. д.

Универсальным топливом является природный газ, способный  удовлетворить все виды бытового, коммунального и промышленного топливо-потребления. Причем газ - наиболее эффективное и экономичное топливо, и капвложения на сооружение газопроводов окупаются в течение 4-5 лет.

Потребности в тепловых ресурсах рассчитываются в зависимости от числа жителей и характеристик зданий и предприятий.

Максимальный часовой  расход тепла Q_om на отопление жилых и общественных зданий определяется по формуле:

 

Q_om = q₀V_н(t_в-t_н), ккал/ч                                         (10)

где q₀ - удельная отопительная характеристика здания; V_H - объем здания по наружному обмеру;

      t_e t_н - расчетная температура соответственно внутреннего воздуха здания и наружного.

Для зданий производственных предприятий q₀ = 6,45-0,75, ккал/м³,

непроизводственных - q_o = 0,35, жилых и общественных - 0,3.

Максимальный часовой  расход тепла на вентиляцию общественных зданий:

 

Q_в = q_вV_н(t_в-t_н),                                                (11)

 

где q_e - удельная вентиляционная характеристика.

Расчетный часовой расход тепла на нужды горячего водоснабжения:

 

Q_Г = К , ккал/ч,    (12)

 

где К- коэффициент часовой неравномерности потребления горячей воды;

      М- расчетное количество потребителей;

      Q_Г- норма потребления горячей воды.

Расход горячей воды σ_Г в зависимости от заданной температуры рассчитывается по формуле:

 

= ,     (13)

где σ_Г - расход горячей смешанной воды;

       t_см, t₂, _tx- температуры смешанной воды, горячей и холодной.

Эти формулы и служат основой для создания схем теплоснабжения (рис.5). Для транспортировки тепла в качестве теплоносителей используется вода или водяной пар. Водяные системы теплоснабжения делятся на закрытые и открытые. В закрытых системах вода используется только как теплоноситель и не отбирается из теплосети. В открытой - используется как теплоноситель и отбирается (полностью или частично) для горячего водоснабжения и технологических нужд предприятий.

 

 

 

Рис. 7. Схема частично закольцованной распределительной

тепловой сети:

1 - граница теплофицируемого района; 2 - абоненты тепловой сети; 3 - резервные перемычки; 4 - магистраль; 5 - ответвления от магистрали по районам; 6 - внутриквартальная сеть; 7 – строения

Закрытые и открытые водяные тепловые сети - двухтрубные. По подающей трубе горячая вода поступает к потребителю, а после охлаждения по обратной возвращается в подогреватели ТЭС. Движение воды в наружной сети и местных системах (отопления, вентиляции, горячего водоснабжения) осуществляется циркуляционными насосами, установленными на ТЭС. Температура в сетях подающей магистрали +150 °С, а в обратной -+70 °С. Наружные тепловые сети устраивают кольцевыми или лучевыми.

Паровые системы делятся  на системы с возвратом конденсата и без возврата. В первых системах конденсат при помощи насоса возвращается в ТЭС. Во вторых используется абонентами для горячего водоснабжения.

Трассы тепловых сетей  прокладываются подземные и надземные. В населенных пунктах трассы, как правило, подземные (безканальные, в каналах или в городских и внутриквартальных туннелях совместно с другими инженерными сетями). Прокладку тепловых сетей по территории, не подлежащей застройке, и вне населенных пунктов следует предусматривать надземную на низких опорах.

Уклон тепловых сетей  независимо от направления движения теплоносителя и способа прокладки должен быть не менее 0,002. При Катковых и 0,05 шариковых опорах уклон не должен превышать, где г - радиус катка или шарика.

На отдельных участках (при пересечении коммуникаций, «рокладке  по мостам и т.д.) допускается прокладка тепловых сетей без уклона.

Допускается совместная прокладка тепловых сетей с другими  инженерными сетями: в городских и внутриквартальных туннелях (с водопроводами, кабелями связи, силовыми кабелями с напряжением до 10 кВ, а также с трубопроводами сжатого воздуха до 1,6 МПа, напорной канализации, с газопроводами низкого давления). Не допускается - в каналах и туннелях совместно с различными путепроводами (сжиженного газа, кислорода, азота, с легковоспламеняющимися летучими химическими едкими и ядовитыми веществами) и с бытовой канализацией.

Для трубопроводов тепловых сетей следует применять в  основном металлические электросварные трубы. Для трубопроводов при низких давлениях пара (до 0,07 МПа) и температуре воды до 115°С допускается применение неметаллических труб.

Для всех предусматривается  тепловая изоляция: из алюминиевой  фольги, стеклопластика рулонного и т. д.

Расчет расхода газа выполняется в соответствии с  плотностью населения на 1 га территории, количеством жителей и нормами расхода на 1 человека.

Расход газа на одного жителя составляет 0,73 нм³/ч, природного - 0,34

нм³/ч.

Газопроводы среднего и  высокого давления являются наиболее опасными сооружениями из всех сетей и их прокладывают со строгим соблюдением СНиП относительно зданий, кабельных линий, электропутей, канализационных сетей, деревьев, опор и т. д. (табл. 4).

Таблица 4

Классификация и расположение газопроводов относительно объектов.

Минимальные расстояния (м) газопроводов от различных объектов.

Давление газа в газопроводе, кг/см2	До фундамента здания	До ближайшего рельса		До канализации	До силовых кабелей	До сетки каналов теплопров
		железнодорожного	трамвайного
1	2	3	4	5	6	7
Низкое  (0,05 кг/см2)	2	3	2	1	1	2
Среднее (0,05-3 кг/см2)	5	4	2	1,5	1	2
Высокое (3-6 кг/см2)	9	7	3	2	1	2
Очень высокое (более 6 кг/см2)	15	10	5	5	2	4