Водозаборные сооружения из поверхностных источников

 

К основному оборудованию водозаборов из поверхностных источников относятся решетки, сетки, насосы, затворы и промывные устройства. Вспомогательное оборудование составляют гидроэлеваторы для откачки наносов из водоприемных камер, компрессоры, вакуум-насосы, дренажные насосы, грузоподъемное оборудование, оборудование для обогрева решеток, устройства для промывки сеток, решеток, самотечных линий  и т. д.

Параметры основных насосов  находят исходя из требуемой надежности подачи воды на очистные сооружения. Количество насосных агрегатов принимается равным:

– для I категории – на каждую секцию 1 рабочий, 1 резервный;

– для II категории – на каждую секцию 1 рабочий, если 2 секции – 1 резервный, если три секции –  2 резервных.

Т.к. проектируем водозабор I категории надежности, принимаем 1 рабочий и  1 резервный насос на каждую секцию.

Напор насосов определяется по формуле

 

, (47)

 

где		–	отметка точки излива воды из водовода на очистные сооружениях, принимаемая равной отметке воды в смесителе очистных сооружений, м, равная м;
		–	минимальная отметка  воды во всасывающем отделении водозабора, равная м;
		–	коэффициент удельного  гидравлического сопротивления  одной нитки водовода, с2/м6, с2/м6,  с2/м6;
		–	длина напорного и  всасывающего водовода соответственно, м, м;
		–	число ниток в водоводе, равное 4;
		–	производительность водозабора, м3/с, равная 0,85 м3/с;
		–	свободный напор на изливе из водовода, м, 0,5 – 1,0 м, принимаем м.

 

 

По расчетному напору ( м) и расходу каждой секции при аварийном режиме ( м³/с) подбираем марку насосов, диаметр всасывающих и напорных линий.

 

Принимаем  насос марки  Д800-28, подача составляет 0,28 м³/с, напор равен 28 м, частота вращения рабочего колеса n = 960 об/мин, мощность насоса 79 кВт, КПД насоса 85 %, допустимая вакуумметрическая высота всасывания равна 5 м, диаметр рабочего колеса 460 мм [4].

Диаметр всасывающих  и напорных линий , м, по [5], определяется по формуле

, (48)

 

где – рекомендуемая скорость движения воды в водоводах, м/с.

Для всасывающего трубопровода , мм, равен

 

 

Для всасывающего трубопровода принимаем  мм.

Преобразовав формулу (48) получим выражение для определения фактической скорости

.

 

Подставив значения предложенного диаметра, получаем значение фактической скорости

 

Диаметр напорного трубопровода , м, равен

 

 

Для напорного трубопровода принимаем мм.

 

 

Отметка осей основных насосов  , м, принимается не выше

 

, (49)

 

 

 

 

где		–	допустимая вакуумметрическая  высота всасывания насоса, принимаемая по его рабочей характеристике в зависимости от рас четной подачи воды, м, м;
		–	сумма коэффициентов  местных сопротивлений всасывающей  линии, равные соответственно: на входе , на задвижке и на повороте [5];
		–	площадь  живого  сечения  всасывающей  линии,  м2,  равная   м2;
		–	подача насоса, равная 0,6 м3/с;
		–	скорость движения воды во всасывающем патрубке насоса.

 

 

Расход воды на промывку сеток, , м³/с, определяется по формуле

 

, (50)

 

где		–	число одновременно работающих промывных устройств, принимается равным 2;
		–	коэффициент расхода  отверстий промывных устройств, равный 0,62 – 0,63, принимаем  ;
		–	площадь отверстий, через  которые происходит истечение промывной воды, м2;
		–	напор воды в промывном  устройстве (напор воды установленного насоса), равный 28 м.

 

 

Суммарный расход воды на промывку сеток водозабора не превышает 2 % от его расчетной производительности. Расход воды на промывку не превышает , следовательно, гидравлические способы регенерации сеток являются экономически выгодными.

Гидроэлеваторы для  откачки ила и отложившихся в  приемных камерах

 

 

 

взвесей подбираются по их расчетной производительности и напору Н.

Производительность гидроэлеватора , м³/ч, определяется по формуле

 

, (51)

 

где			–	масса отложившихся в  камере взвесей, кг/сут;
			–	плотность взвесей, равная 2500 кг/м3;
			–	расчетное время откачки взвесей, равное 20 ч;
			–	концентрация взвесей  в откачиваемой пульпе, равная 0,03.

Масса извлекаемых из воды сетками  взвешенных веществ, , кг/сут, определяется по формуле

 

, (52)

 

где		–	процент задерживания взвешенных веществ, %;
		–	концентрация взвешенных веществ, кг/ м3;
		–	производительность водозабора, м3/сут.

Для всасывающего отделения

 

Для водоприемного отделения

Производительность гидроэлеваторов , м³/ч

 

;

 

Напор гидроэлеватора –  сумма геометрической высоты подъема  взвесей и потерь напора при их транспортировке от места отложения к месту складирования. Напор рабочего потока воды в гидроэлеваторе , м, должен быть не меньше

, (53)

 

 

 

где		–	напор гидроэлеватора, м
		–	КПД гидроэлеватора, 0,2 – 0,3, принимаем ;
		–	отношение площади поперечного  сечения камеры смешения элеватора к площади струи рабочего потока , принимаем ;
		–	отношение расхода откачиваемой элеватором жидкости к расходу воды рабочего потока , принимаем .

Напор гидроэлеватора , м, определяется по формуле

 

, (54)

 

где		–	отметка площадки складирования  осадка очистных сооружений, м;
		–	отметки сопла элеватора, м, равные м, м;
		–	потери напора в пульпопроводах, м, принимаем  = 7 м.

 

, (55)

где – отметка пола наземной части берегового колодца, м, равная 118,1м.

 

;

.

 

 

Расходы воды рабочего потока гидроэлеватора, , ,м³/ч, и общего потока в системе откачки взвесей на выходе из гидроэлеватора , м³/ч, соответственно равны

 

;                                                   (56)

.     (57)

 

 

 

Для всасывающего отделения

 

 м³/ч;

 м³/ч.

Для водоприемного отделения

 

 м³/ч;

 м³/ч.

 

Параметры вакуумно-компрессорного оборудования, применяемого для промывки самотечных линий и обдувки решеток водозабора, определяются в соответствии с размерами этих линий, а также исходя из площади водозаборных окон и расчетной интенсивности обдувки решеток, равной 0,1 – 0,2 м³/с на 1 м² окна.

Тип и параметры грузоподъемного  оборудования зависят от его назначения и требуемой грузоподъемности.

Для обслуживания решеток  применяют кошки и тали. Тали применяют, если требуется подъем и опускание обслуживаемого элемента, в случае необходимости перемещения элемента по определенному направлению пользуются кошками и талями.

Грузоподъемность кошек и талей  принимается исходя из необходимости  преодоления ими силы тяжести  решеток и силы их трения в пазах. Грузоподъемность этих устройств находится по формуле

 

,            (58)

 

где		–	масса решетки в воде, кг, принимаем равной 250 кг;
		–	коэффициент трения рамки  решетки или сеток в пазах, принимаемый в зависимости от вида материалов, при трении стали по стали ;
		–	перепад уровней воды на решетке, равный 0,006 м;
		–	коэффициент обтекания стержней или проволок решетки или сетки, принимаемый в зависимости от размеров и формы стержней и проволок решетки и сетки, равный 0,3;
		–	скорость потока на подходе  к решетке или сетке, м/с. Принимаем  =0,12 м/с;
		–	площадь решетки, м2;
		–	коэффициент запаса, равный 1,5.

 

кг.

 

 

 

Для монтажа и демонтажа  не громоздкого насосного оборудования, задвижек, обратных клапанов и т. п. применяют тали и кран-балки. Они обеспечивают перемещение грузов, как по вертикали, так и по горизонтали. Грузоподъемность этих устройств определяется по массе наибольшей монтажной единицы. Крупные монтажные единицы монтируют с помощью мостовых кранов. Они применяются на водозаборах большой производительности с использованием мощных насосных агрегатов.

При выборе типа грузоподъемных устройств учитывается возможность  использования их для съема монтажных единиц с транспортного средства и доставки их к месту установки. С этой целью в перекрытиях водозаборных сооружений устраивается система монтажных люков, а в стенах – дверные проемы для подачи в здание водозабора монтируемых элементов автомобильным или другим видом транспорта. Для этого на водозаборах небольшой производительности предусматривается возможность вывода грузоподъемных устройств за пределы здания водозабора.

Особое внимание на коммунальных водозаборах должно быть уделено  их основному насосному оборудованию, осуществляющему перекачку воды из источника на очистные сооружения.

Кратность изменения  подачи воды этим оборудованием обычно не превышает 2. При этом изменение подачи осуществляется только лишь по характерным суткам. Напоры же вследствие значительных колебаний уровня воды в источнике и относительно больших колебаний геометрической высоты подъема воды изменяются более интенсивно. Это оказывает влияние на выбор типа насосов водозаборных сооружений и способов регулирования их подачи. Практически во всех случаях при выборе насосного оборудования для водозаборных сооружений предпочтение следует отдавать насосным агрегатам с крутопадающими рабочими характеристиками.

 

10 Проектирование и расчет водозаборных ковшей

 

 
          Водозаборные ковши представляют собой искусственно выделенные в открытых водоисточниках акватории, образованные путем соответствующего обвалования части источника дамбами.

Расчет водозаборных ковшей состоит в определении  их глубины, ширины и длины, обеспечивающих требуемые условия забора воды. При расчете учитывают, что ковши могут работать в режиме, как деления, так и обмена потока. Основным для расчетов является режим деления потока, когда в ковше явно выделяется его транзитная часть.

Необходимая глубина  ковша, м, 
 
                                                                             (59) 
 
где – высота входных окон водозаборного сооружения, располагаемого в