Модернизация устаревшего трубопровода

 

В-третьих, важно решить проблему сильного, в отдельных случаях 100 %, износа основных фондов. Износ, в первую очередь, касается магистральных трубопроводов.

Старые трубы (в основном чугунные, керамические, асбестоцементные) необходимо заменять на новые, полимерные.

Достоинства полимерных труб:

высокая коррозийная и химическая стойкость, долговечность (гарантированный срок эксплуатации от 25 лет),

незначительная вероятность образования отложений на внутренней поверхности трубы;

низкий коэффициент шероховатости, равный 0,01,что в среднем в 20 раз меньше, чем у стальных и примерно в 40-50 раз меньше, чем у чугунных);

в 5-7 раз легче стальных, что облегчает монтажные работы, особенно в стесненных условиях (небольшие перемещения их при монтаже не требуют грузоподъемных механизмов), и удешевляет доставку;

низкая теплопроводность материала, снижающая тепловые потери и уменьшающая образование конденсата на наружной поверхности труб;

отсутствие необходимости в обслуживании и катодной защите;

стыковая сварка полиэтиленовых труб дешевле, проще, занимает меньше времени, не требует дополнительных расходных материалов; возможность многократного монтажа и демонтажа при низких затратах;

высокая надежность сварных швов соединений в течение всего срока эксплуатации трубопроводов;

ремонтопригодность, позволяющая быстро ликвидировать механические повреждения;

низкая вероятность физического разрушения трубопровода при замерзании жидкости, так как при этом труба увеличивается в диаметре, а затем, при оттаивании жидкости, приобретает прежний размер;

практически отсутствует опасность физического разрушения трубопровода от гидроударов вследствие сравнительно низкого модуля упругости. Стандартный запас прочности полимерных труб – 50-60% сверх расчетного рабочего давления;

возможность поставки длинномерными отрезками (бухтами), что сокращает сроки и стоимость монтажа и прокладки трубопровода, гибкость труб позволяет проходить повороты трассы трубопровода без использования фасонных деталей;

являются морозоустойчивыми;

возможность использования полимеров для ремонта (фактически для восстановления) стальных трубопроводов. Протяжка профилированных полиэтиленовых труб внутри изношенных стальных незначительно изменяет диаметр водопровода, что позволяет сохранить в нем давление. Профилированная труба восстанавливает свою первоначальную форму и плотно прилегает к стенкам трубы под воздействием пара. Протяжка применима для реконструкции водопроводов диаметром от 100 до 500 мм. Существующая труба используется как футляр. Это напрямую уменьшает объем земляных работ, затраты на капитальный ремонт, сокращает сроки работ;

экологическая чистота. Трубы из ПВХ являются безвредными и не опасны для здоровья человека. В процессе их эксплуатации не происходит выделения токсичных соединений,

в традиционной системе стальных трубопроводов в воду попадают ионы железа и размножаются бактерии. Использование труб из ПВХ исключает первую и снижает вторую составляющую такого загрязнения.[26]

Уже разработана муниципальная целевая программа, предполагающая ежегодное обновление 15 км сетей.

 

Таким образом, разработан ряд проектных рекомендаций по решению основных проблем системы водоотведения г. Нижний Тагил:

- несоответствие сбрасываемых сточных вод нормативам – применение новой установки очистки сточных вод, основанной на применении биологического метода очистки и ультрафиолета, применения фильтров с использованием шунгита;

- проблема ливневой канализации – очистка труб методом пневмоимпульсов, пркладка дополнительного поверхностного водоотвода;

- воровство канализационных люков – применение антивандального варианта;

- сильный износ магистрального трубопровода – замена старых труд на новые полимерные трубы.

 

РАСЧЕТ НЕОБХОДИМЫХ РЕСУРСОВ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ ГОРОДА

Расчеты ведутся согласно формулам и таблицам.[27]

Водоснабжение

Расходы воды по городу на хозяйственно-питьевые нужды населения.

1-ый район:

;

 = 170 ∙ 1100 = 187000 (чел.);

,

q – норма водопотребления, определяется по таблице 1[28] с учетом климатических условий, л/чел.∙сут.;

т.к. t ^о = -10 ^оС, → климат жаркий;

 = 160 ∙ 187000 / 1000 = 29920 (м³/сут.);

;

 = 29920 ∙ 1,1 = 32912 (м³/сут.);

;

 = 29920 ∙ 0,7 = 20944 (м³/сут.);

;

 = 32912 / 24 = 1371,333 (м³/ч.);

;

 = 1371,333 ∙ 1,42 = 1947,293 (м³/ч.);

,

 – коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый по таблице 2²⁸;

 = 1,2 ∙ 1,183 = 1,42;

 = 1,2 – [(1,2 – 1,15) / (50 – 20) ∙ (29,92 – 20)] = 1,183;

;

 = 1371,333 ∙ 0,213 = 292,094 (м³/ч.);

;

 = 0,4 ∙ 0,533 = 0,213;

 = 0,5 + [(0,6 – 0,5) / (50 – 20) ∙ (29,92 – 20)] = 0,533.

2-ой район:

 340 ∙ 700 = 238000 (чел.);

 350 ∙ 238000 / 1000 ∙ 0,6 = 49980 (м³/сут.),

при централизованном горячем водоснабжении среднесуточный расход определяется с коэффициентом 0,6;

 49980 ∙ 1,3 = 64974 (м³/сут.);

 = 49980 ∙ 0,9 = 44982 (м³/сут.);

 = 64974 / 24 = 2707,25 (м³/ч.);

 = 2707,25 ∙ 1,564 = 4234,12 (м³/ч.);

 = 1,4 ∙ 1,117 = 1,564;

 = 1,15 – [(1,15 – 1,1) / (100 – 50) ∙ (83,3 – 50)] = 1,117;

 = 2707,25 ∙ 0,4 = 1082,9 (м³/ч.);

 = 0,6 ∙ 0,667 = 0,4;

 = 0,6 + [(0,7 – 0,6) / (100 – 50) ∙ (83,3 – 50)] = 0,667.

Расходы воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия.

N _г.ц. = 0,6 ∙ 6300 = 3780 (чел.);

N _г.ц. = 6300 – 3780 = 2520 (чел.);

;

Q _сут. = (25 ∙ 3780 + 45 ∙ 2520) / 1000 = 207,9 (м³/сут.);

;

Q _ч. = (2,5 ∙ 25 ∙ 2220 + 3 ∙ 45 ∙ 1480) / (8 ∙ 1000) = 42,32 (м³/ч.);

 = 2220 ∙ 0,3 = 666 (чел.);

 = 1480 ∙ 0,6 = 888 (чел.);

 = 666 / 7 = 94 (шт.);

 = 888 / 5 = 178 (шт.);

Q _{душ.сут.} = k ∙ 500 n_c / 1000;

Q _{душ.сут.} =3 ∙ 500 ∙ (94 + 178) / 1000 = 408 (м³/cут.).

Расходы воды по городу на полив территории.

;

Q _{пол.сут.} =  ∙ 10000= 20070 (м³/сут.);

N ₁ = 1800 ∙0,2 = 360 (га);

N ₂ = 1800 ∙ 0,1 = 180 (га);

N ₃ = 1800 ∙ 0,05 = 90 (га);

N ₄ = 1800 ∙ 0,07 = 126 (га).

Расходы воды по городу на пожаротушение.

N = 187000 + 238000 = 425000 (чел.);

N > 25000, F > 150 га, → 4 случай;

,

Q _нар. – расход воды на наружное пожаротушение, принимается согласно пунктам 2.22, 2.23 и таблицам 5, 7, 8[29], л/с,

Q _внутр. – расход воды на внутреннее пожаротушение, принимается по таблицам 1, 2[30], л/с;

 = 3 ∙ 80 = 240 (л/c);

 – не предусмотрено;

 = 240 л/c;

 – не предусмотрено;

 = 2 ∙ 2,5 = 5 (л/c);

 – не предусмотрено;

 = 5 л/c;

Q _пож. = 240 + 5 = 245 (л/c).

Режим водопотребления в городе.

1-ый район:

Т_ср. = 10 ч.;

Т _max = (24 – T _ср. ) ∙ (1 – k _{ч min} ) / ( k _{ч max} – k _{ч min} );

T_max = (24 – 10) ∙ (1 – 0,213) / (1,2 – 0,213) = 9 (ч.);

T_min = 24 – Т_ср. – Т _max;

T_min = 24 – 10 – 9 = 5 (ч.);

Q_max = T_cp. ∙ q_{cp. ч .} + Т _max ∙ q_{max ч .} + Т _min ∙ q_{min ч .};

32912 ≠ 10 ∙ 1371,333 + 9 ∙ 1947,293 + 5 ∙ 292,094;

∆ = 32912 – 32699,437 = 212,563 (м³/сут.);

;

 = 1371,333 + 212,563 / 10 = 1392,5893 (м³/сут.);

32912 = 32912.

2-ой район:

Т_ср. = 10 ч.;

T_max = 14 ∙ 0,6 / 1,167 = 7 (ч.);

T_min = 7 ч,;

64974 ≠ 27072,5 + 29638,84 + 7580,3;

 = 2775,486 м³/ч.;

64974 = 64974.

Предприятие:

Q _сут. = 207,9 м³/сут.;

207,9 / 16 = 12,99375 (м³/ч.);

Q _{душ.сут.} =408 м³/сут.;

408 / 2 = 204 (м³/сут.).

Полив территории:

 = 20070 м³/сут.;

20070 / 4 = 5017,5 (м³/ч.).

Таблица 5 – Режим водопотребления в городе

Часы	Водопотребление
	1 район, м3/ч.	2 район, м3/ч.	Предприятие		Полив	∑
			хозяйственно-питьевые	душевые		м3/ч.	%
0-1	292,094	1082,9	-	204	-	1578,994	1,33168
1-2	292,094	1082,9	-	-	5017,5	6392,494	5,39124
2-3	292,094	1082,9	-	-	5017,5	6392,494	5,39124
3-4	292,094	1082,9	-	-	5017,5	6392,494	5,39124
4-5	292,094	1082,9	-	-	5017,5	6392,494	5,39124
5-6	1947,293	1082,9	-	-	-	3030,193	2,55557
6-7	1947,293	4234,12	-	-	-	6181,413	5,21322
7-8	1947,293	4234,12	-	-	-	6181,413	5,21322
8-9	1947,293	4234,12	12,99375	-	-	6194,40675	5,22418
9-10	1947,293	4234,12	12,99375	-	-	6194,40675	5,22418
10-11	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
11-12	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
12-13	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
13-14	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
14-15	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
15-16	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
16-17	1392,5893	2775,486	12,99375	204	-	4385,06905	3,69824
17-18	1947,293	2775,486	12,99375	-	-	4735,77275	3,99401
18-19	1947,293	4234,12	12,99375	-	-	6194,40675	5,22418
19-20	1947,293	4234,12	12,99375	-	-	6194,40675	5,22418
20-21	1947,293	4234,12	12,99375	-	-	6194,40675	5,22418
21-22	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
22-23	1392,5893	2775,486	12,99375	-	-	4181,06905	3,52619
23-24	1392,5893	1082,9	12,99375	-	-	2488,48305	2,09871
∑	32912	64974	207,9	408	20070	118571,9	100

Таблица 6 – Определение расчетных расходов подачи воды насосами и потребление воды в городе

Часы	Потребление, %	Подача насосной станции II подъема, %	Подача в бак, %	Расход из бака, %	Остаток в баке, %
1	2	3	4	5	6
0-1	1,33168	2,5	1,16832	-	1,16832
1-2	5,39124	2,5	-	-2,89124	-1,72292
2-3	5,39124	2,5	-	-2,89124	-4,61416
3-4	5,39124	2,5	-	-2,89124	-7,50540
4-5	5,39124	4,5	-	-0,89124	-8,39663
5-6	2,55557	4,5	1,94443	-	-6,45221
6-7	5,21322	4,5	-	-0,71322	-7,16543
7-8	5,21322	4,5	-	-0,71322	-7,87865
8-9	5,22418	4,5	-	-0,72418	-8,60282
9-10	5,22418	4,5	-	-0,72418	-9,32700
10-11	3,52619	4,5	0,97381	-	-8,35319
11-12	3,52619	4,5	0,97381	-	-7,37938
12-13	3,52619	4,5	0,97381	-	-6,40557
13-14	3,52619	4,5	0,97381	-	-5,43176
14-15	3,52619	4,5	0,97381	-	-4,45795
15-16	3,52619	4,5	0,97381	-	-3,48414
16-17	3,69824	4,5	0,80176	-	-2,68237
17-18	3,99401	4,5	0,50599	-	-2,17638

Продолжение таблицы 6

1	2	3	4	5	6
18-19	5,22418	4,5	-	-0,72418	-2,90056
19-20	5,22418	4,5	-	-0,72418	-3,62474
20-21	5,22418	4,5	-	-0,72418	-4,34891
21-22	3,52619	4,5	0,97381	-	-3,37510
22-23	3,52619	4,5	0,97381	-	-2,40129
23-24	2,09871	4,5	2,40129	-	0
∑	100	100	-	-	-

Расчет емкости бака.

W _б = W _р + W _пож;

W _{р 1} = │1,16832│ + │-1,72292│ = 2,89124 %;

W _{р 2} = │-2,40129│ + │0│ = 2,40129 %;

W _р = 118571,9 ∙ 0,0289124 = 3428,1982 (м³);

W _пож = 10 ∙ 0,06 ∙ Q _пож = 0,6 ∙ 245 = 147 (м³);

W _б = 3428,1982 + 147 = 3575,1982 (м³).

 

Рисунок 4 – График водопотребления и совместной работы насосов

Набор основных сооружений

мутность воды 900 мг/л;

цветность воды 110 град;

_. = 118571,9 м³/сут.;

;

 118571,9 ∙ 1,14 = 135171,966 (м³/сут.);

Согласно таблице 15[31] при заданной мутности исходной воды и цветности с учетом производительности станции необходимо установить горизонтальные отстойники – скорые фильтры.

Объем резервуара чистой воды

,

W _рег – регулирующий объем РЧВ,

W _пож – запас воды на пожаротушение в течение 3 часов,

W _ав – аварийный объем РЧВ, для ликвидации аварий на сетях,

W _доп – дополнительный объем РЧВ;

;

;

,

 – без учета полива территории;

;

;

,

t – время ликвидации аварии на сетях, пункт 8.4[32];

W _доп = W _пож;

 = (118571,9 – 20070) / 24 = 4104,25 (м³/ч.);

 = 4104,25 / 4181,06905 = 0,98;

 = 4,5% / 3,52619% = 1,28;

 = 13517,2 (м³);

 = 3(3,6∙245∙0,06+6194,40675) = 18741,98 (м³);

 = (0,7∙98501,9) / 24 ∙ 8 = 22983,78 (м³);

W _доп = 18741,98 м³;

 = 13517,2 + 18741,982 ∙ 2 + 22983,78 = 73984,94 (м³).

Водоотведение

,

 - норма водоотведения на 1 человека в сутки, определяется по таблице 1³², л/чел.∙сут.;

;

1-ый район:

 = 29920 м³/сут.;

 = 29920 / 86,4 = 346,3 (л/сек.);

,

,

 - коэффициентнеравномерности притока сточных вод, определяется по[33];

,

,

 (л/сек.),

 (л/сек.).

2-ой район:

 (м³/сут.);

 (л/сек.);

,

,

 (л/сек.),

 (л/сек.).

Теплоснабжение

Тепловая нагрузка на отопление жилых и общественных зданий

,

 - удельный расход тепловой энергии на отопление зданий, принимается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха, Вт/м²;

 (кВт/сут.);

,

 (кВт/сут.);

,

 (кВт/сут.);

,

 (кВт/сут.);

,

 - удельный расход теплоты на горячее водоснабжение, принимается в зависимости от нормы расхода (q_нр) на нужды населения, Вт/чел∙сут.,

,

 = 230-350 л/чел∙сут. в зависимости от климата,

 (л/чел∙сут.), → Вт/чел∙сут.,

 (кВт);

,

 (кВт/сут.);

,

 - коэффициент, учитывающий расходы теплоты на собственные нужды станции и покрыте потерь тепловой энергии в тепловых сетях,  в зависимости от климата,

 (кВт/сут.).

Электроснабжение

расход электроэнергии на уличное освещение

,

 (кВт∙ч/год).

расход электроэнергии на подачу воды в город

,

 - норма расхода воды на 1 человека в сутки, зависит от степени благоустройства зданий, определяется по таблице 1[34], с учетом климатических условий, л/чел.∙сут.,

,

,

,

,

 (л/чел.∙сут.),

 (м),

 (м),

 (м),

 (кВт∙ч/год);

,

 (кВт∙ч/год);

,

 (кВт∙ч/год);

,

 (кВт∙ч/год).

расход электроэнергии на городской электротранспорт:

,

,

 (чел.∙км/год),

 (чел.∙км/год),

 (кВт∙ч/год),

 (кВт∙ч/год).

расход электроэнергии для жилых и общественных зданий и коммунальных предприятий:

,

,

,

 (МВТ∙ч/год),

(МВТ∙ч/год),

 (МВТ∙ч/год);

,

 - удельная норма расхода электроэнергии на единицу емкости учреждения приведена в таблице 4[35],

 (МВт∙ч/год).

расход электроэнергии на нужды теплоснабжения:

,

,

 (кВт/год) = 60116508,86 ГДж/год.

 (МВт∙ч/год).

общий расход электроэнергии на город:

,

расчет схемы электроснабжения:

,

 (кВт/год);

,

 (кВт/год);

,

 (кВт/год);

,

 (кВт/га);

,

 (кВ∙А);

,

 (шт.);

,

 (км);

,

 (км).

Газоснабжение

,

 - норма расхода газа на расчетную единицу потребления, определяется по таблице 2[36],

число жителей первого района, обеспеченных газом: (тыс. жит.),

число жителей второго района, обеспеченных газом: (тыс. жит.),

 (м³/год);

,

- коэффициент часового максимума, принимается согласно таблице 4³⁶,

,

 (м³/ч),

,

 (м³/ч),

 (м³/ч);

,

 - коэффициент одновременного действия приборов, определяется по приложению 3[37],

 (м³/ч),

,

 (м³/ч).

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Теоретическая оценка показала.

Система водоотведения города – это комплекс инженерных сооружений и устройств, служащих для приема и удаления сточных вод за пределы населенных пунктов, а также для их очистки и обеззараживания. Эта система является одной из важнейших сфер жизнеобеспечения города и имеет стратегическое значение для государства. Ее функционирование тесно связано с системой водоснабжения города. На канализацию воздействует множество факторов: природные, административные, экономические и др.

Деятельность системы водоотведения города должна полностью регламентироваться нормативными актами, но в российском законодательном обеспечении этой деятельности больше минусов, чем плюсов.

Системе водоотведения города присущ ряд проблем, который условно можно разделить на экономические и экологические проблемы. К экономическим можно отнести сильный износ фондов и нехватка средств на их реконструкцию и модернизацию. К экологическим: несоответствие сбрасываемых сточных вод нормативам, что приводит к отрицательной экологической обстановке в стране.

В мире накоплен большой опыт по решению проблем, связанных с водоотведением.

Анализ показал, что работе системе водоотведения г. Нижний Тагил присуще следующие основные проблемы:

- сильный износ фондов, особенно трубопроводов (почти на 100 %);

- сброс в водоемы неочищенных стоков (прокуратурой города было заведено дело в отношении Водоканала);

- ливневая канализация находится в плачевном состоянии.

Для решения выявленных проблем были разработаны рекомендации. Среди них: монтаж новых современных систем очисток; замена старых труб на новые, более эффективные; прочистка ливневых коллекторов; монтаж дополнительных поверхностных водосборов и др.

Также, в конце, был произведен расчет необходимых ресурсов жизнеобеспечения города.