РОЗРАХУНОК
«Реконструкція каналізаційних очисних споруд»
1 ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
1.2 Стан питання та існуючі очисні споруди
Водопостачання та водовідведення в місті здійснюються двома водоканалами (комунальним та дирекцією залізничних перевезень). Споживачами послуг виступають підприємства, установи та організації міста (72%), а також населення міста (28%).
Питання водопостачання в місті забезпечується на 90% за рахунок поверхневих (р.Уж) та 10% підземних вод. Цей водозабір є другий за площею в Житомирській області.
Напруженість водогосподарсько-екологічного становища зумовлена двома граничними умовами: з одного боку низькою середньорічною водозабезпеченістю - на одного мешканця міста припадає близько 1 тис.куб м на рік, а це у 15 разів нижче за норму, визначену Європейською Економічною комісією; і з другого – майже катастрофічним станом водних джерел. Поряд з цим водні ресурси використовуються нераціонально, з порушенням екологічних вимог, що пов’язано наявністю застарілих водо – та енергомістких технологій.
Скид стічних вод у поверхневі водойми по місту Коростень складає 7,5 млн.куб.м в рік. Загальна довжина каналізаційних мереж 184 км, з яких 70% використали свій термін експлуатації. А це, як в випадку з водопостачання, призводить також до численних аварій в мережі (502 аварії в рік на 100 км).
Продовжує зростати диспропорція між водопостачанням та водовідведенням.
Чисельність населення, якому постачається вода міськводоканалом становить 56,7 тис.чол., в той же час водовідведенням охоплено 44,7 тис. чол. Проблемою є те, що стічні води з вигрібних ям не потрапляють на очисні споруди каналізації.
Найважливішою проблемою з питань охорони водних ресурсів залишається робота міських очисних споруд каналізації
Два комплекси міських очисних споруд каналізації, загальною потужністю 16 тис.куб.м на добу, працюють неефективно. Очисні споруди каналізації не доочищають 6 тис.куб.м, із-за тривалої експлуатації, вони не в змозі забезпечувати нормативну очистку стічних вод. Щорічно в річку Уж місто скидається більше 5 млн.куб.м. недостатньо очищених стічних вод.
Протягом останніх років в місті впроваджено ряд заходів з охорони водних ресурсів, які передбачались міською екологічною програмою. Побудована та введена в експлуатацію установка по знезараженню стоків інфекційного відділення міської лікарні, побудована резервна лінія енергопостачання каналізаційної насосної станції, яка знаходиться вище водозабору міста, придбана повітродувка для очисних споруд каналізації, перекритий переїзд в брід річки Уж в районі залізничного переїзду мікрорайону Чолівка та овочевої бази, проведено біомеліоративний захід шляхом зариблення викидами рослиноїдних риб річки Уж.
З метою зменшення навантаження на міські очисні споруди ряду підприємств запропоновано побудувати локальні системи очистки промислових стоків. За 2019 рік на заводі “Хіммаш” введено в дію оборотну систему водопостачання корпусу сосудів Дюара.
Встановлено також, що по місту якість води в річці погіршується і основною причиною цього є відсутність споруд очистки ливневих стоківміста, надходження по ливневій каналізації в річку госппобутових стоків. Тому в 2016 році проведено обстеження лив, розроблено проектно-кошторисну документацію на будівництво нової каналізації міста та проектування споруд очистки ливневих стоків.
З метою зменшення навантаження на навколишнє природне середовище в місті приймаються заходи щодо усуненню порушень водоохоронного законодавства. За рахунок міського бюджету в 2018 році був проведений капітальний ремонт будівлі грат. Побудовані резервні лінії енергопостачання очисних споруд каналізації та КНС.
В рамках міської екологічної програми в 2019 році була проведена часткова очистка русла річки Уж.
Крім цього, в 2018 році з обласного природоохоронного фонду для капітального ремонту станції нейтралізації гальваностоків підприємства УВП УТОС виділено 65,4 тис.грн, а на ремонт каналізаційно-насосної станції міської лікарні 25,0 тис.грн.
Система водовідведення міста Коростень – повна роздільна, що включає самостійну каналізаційну мережу, по якій відводять тільки господарсько-побутові і забруднені виробничі води,що допускаються до спуску в побутову каналізацію.
Схема водовідведення відноситься до другої групи водовідведення, до якої належать очисні споруди зі спорудами механічної, біологічної очистки, знезараження стічних вод і зневоднення осаду. Схема каналізації відповідає наступним вимогам:
- забезпечує відведення розрахункової кількості стічних вод;
- гарантує збереження будівельних конструкцій будівель, виключаючи можливість затоплення і тривалого зволоження;
- якість очищення стічних вод при скиданні їх у водойму забезпечується відповідно до "Санітарних правил охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами".
2.2.1 Визначення концентрації забруднень в стічних водах міста, що потрапляють на очищення
Концентрація завислих речовин в стічній воді Cвв, мг/л, що поступає на очисні споруди від постійно проживаючого населення визначається за формулою [1, 3]
 | (2.17) |
де авв = 65 г/доб – норма забруднення по завислих речовинах на одну людину [1]; q =320 л/(доб·чол) - норма водовідведення;
мг/лКонцентрація органічних забруднень в стічній воді мг/л, що поступає на очисні споруди від постійно проживаючого населення, становить [1]
 | (2.18) |
де аБПКп =40 г/доб – норма забруднення по БПКп, на одну людину за добу [1]
мг/лКонцентрація завислих речовин в стічній воді
, мг/л, що поступає на очисні споруди від школи, становить [1]  | (2.19) |
де q =230л/(доб·чол) - норма водовідведення для школи.
мг/лКонцентрація органічних забруднень в стічній воді
, мг/л, що поступає на очисні споруди від лікарні, становить [1]  | (2.20) |
мг/л.Концентрація завислих речовин в стічній воді
, мг/л, що поступає на очистку, визначається за формулою [1]  | (2.21) |
де Q
= 6325 м3/доб– добова витрата стічної води від населення, що постійно проживає; С
= 230 мг/л - коефіцієнт завислих речовин в стічній воді промислового підприємства; Q
= 6200 м3/доб – витрата технологічної стічної води за промисловим підприємством; Q
= 6466,8 м3/доб – витрата стічної води за промисловим підприємством; Q
= 39,1 м3/доб – витрата стічної води по школі; 
мг/лКонцентрація органічних забруднень в стічній воді
, мг/л, що поступає на очищення, визначається за формулою [1]  | (2.22) |
де С
=195 мг/л– концентрація органічних забруднень у воді від промислового підприємства; 
мг/л2.2.2 Визначення коефіцієнта змішання
Коефіцієнт змішання річки визначається за формулою [7]
 | (2.23) |
де 〈- коефіцієнт, що залежить від гідравлічних умов змішування стічної води з річковою водою; Lф=5000 м - довжина русла по фарватеру від місця випуску стічних вод до розрахункового створу, згідно до завдання; Qрек =10 м3/с - витрата води в річці при 95% забезпеченості в створі річки біля місця випуску стічних вод, згідно до завдання; q = 0,324 м3/с - середньодобова витрата стічних вод.
Коефіцієнт 〈 визначається за формулою [1])
| α =ξϕ  | (2.24) |
де ⎩=1,5 - коефіцієнт, що враховує місце розташування випуску [1]; ϕ - коефіцієнт звивистості річки; E – коефіцієнт турбулентної дифузії річки.
Коефіцієнт ϕ звивистості річки визначається за формулою [1]
| ϕ =  | (2.25) |
де Lпр = 4300 м - відстань від випуску до розрахункового створу по прямій, згідно до завдання;
ϕ =
Коефіцієнт турбулентної дифузії Е визначається за формулою [1]
| Е =  | (2.26) |
де Нср= 2,2 м - середня глибина річки, згідно до завдання; Vср = 0,5 м/с - середня швидкість течії річки, згідно завдання;
Е =
,〈 =
,
2.2.3 Визначення необхідної ступені очищення стічних вод по завислих речовинах
Гранично-допустимий вміст зважених речовин m, мг/л,у стічній воді, що скидається в річку, не перевищує [7]
| m = p  b | (2.27) |
де р = 0,25 мг/л – допустиме санітарними нормами збільшення змісту зависі в річковій воді після спуску в неї стоків, для водойм першої категорії [2]; b = 8 мг/л - вміст завислих речовин в річковій воді
m = 0,25
=15,81 мг/лЕфект очищення стічної води по завислих речовинах Эвв, %, визначається за формулою [1-3]
| Эвв =  | (2.28) |
Эвв =
= 92%2.2.4 Визначення необхідного ступеню очищення стічних вод по БПКп
Допустиме БПКп стічної води, що скидається в річку, виходячи з умов мінімального утримання розчиненого кисню в річковій воді Lст, мг/л, визначається за формулою [1]
 | (2.29) |
де L пр.доп = 6 мг/л – концентрація органічних забруднень у водоймі II категорії [1]; Lр = 2,5 мг/л – концентрація органічних забруднень за БПКп у воді водойми до місця спуску стічних вод, згідно до завдання; Кст = 0,2 и Кр= 0,1 – константи швидкості споживання кисню стічною і річковою водою.
=21,4мг/л.Ефект очищення стічної води за БПКполн,
, %, визначається за формулою [1]| Э  | (2.30) |
Э
= 84,4%2.2.5 Вибір методу очищення, схеми очищення і типів споруд
Певною мірою очищення СВ по завислих речовинах виходить, що необхідно очистити воду
| Qср.доб= 24503,4 м³/доб | |
| m =15,81 мг/л, | Э = 92% ; |
| Lст=21,4 мг/л, | = 84,4%; |
| Сввсм=203,25 мг/л, |  =139,36 мг/л |
Необхідна міра очищення стічної води від завислих речовин у відстійнику Эотст , %, визначається за формулою [1]
| Э  | (2.31) |
Э
= 51%Приймаються методи механічний + повний біологічний + доочистка.
Продуктивність очисної станції більше 15000 м³/доб, ефект освітлення, що максимально досягається, до 60%, тому приймаються первинні і вторинні горизонтальні відстійники;
Витрата складає більше 10000 м³/доб, тому приймаються пісколовки, що аеруються;
Так як
=139,36 мг/л < 150 мг/л, те в якості спорудження біологічного очищення приймається високонавантажуваний біофільтр;В якості споруд по обробці осаду приймається метантенк, з термофільним режимом обробки осаду;
Доочистка на барабанних сітках і фільтрах з одношаровим зернистим завантаженням.
Для знезараження очищеної стічної води приймаються ультрафіолетові установки.
2.2.6.1 Підбір дробарок
Об'єм відходів, що знімаються з решіток W, м3/доб, визначається за формулою [1]
 | (2.42) |
де а=8 л/(чол /доб) - кількість мусорних відходів, що знімаються з решіток [2];
м3/добДля подрібнення затриманих забруднень приймаються 2 дробарки типу ПТГ-300 (у тому числі одну резервну) продуктивністю 4,75 м3/год.
2.2.6.2 Розрахунок пісковловлювачів
Пісковловлювачі призначені для уловлювання із стічних вод піску і інших мінеральних домішок. Прийнято пісковловлювач, що аерується. Постійні швидкості руху в пісковловлювачах, що аеруються, забезпечують безперервну підтримку в завислому стані органічних забруднень і унеможливлюють їх випадання в осад.
Максимальна секундна витрата стічних вод qmaxс = 0,499 м3/с.
Прийнято 2 робочих пісковловлювача з 2 відділеннями (n=2) згідно[1]. Швидкість руху води v = 0,12 м/с.
Площа живого перерізу одного відділення пісковловлювача ω, м2, визначається за формулою [3]
 | (2.43) |
де qр= 0,499 м³/с -розрахункова витрата стічних вод; V = 0,12 м/с – швидкість руху води в пісколовці; n = 2 – кількість відділень;
м2Співвідношення ширини В і глибини Н пісковловлювача приймається α=1,5. Тоді В=2м, Н=1,2м, а розрахункова глибина пісковловлювачи складає Нs=0,6м. Приймаємо мінімальний діаметр часток піску, що уловлюються пісколовкою dр=0,2мм, для яких гідравлічна крупність піску рівна U0=18,7 мм/с і коефіцієнт k= 2,08.
Довжина пісковловлювачи L, м, визначається за формулою [3]
 | (2.44) |
Приймається пісколовка завдовжки Lф=8м. Приймається до проектування пісколовка, що аерується, з основними розмірами В×Н×L=2×1,2×8м.
Об'єм осаду за добу
, м3/доб, при кількості затриманого осаду на одну людину 0,03л складає [3]  | (2.45) |
м3/добОб'єм бункера одного відділення пісковловлювачи W, м3, при інтервалі часу між вивантаженнями осаду з пісковловлювачи Тос = 2 доб, складає
 | (2.46) |
м3Глибина бункера пісковловлювачи
, м, визначається за формулою  | (2.47) |
мОсад з пісковловлювачи видаляється гидроелеваторами, які встановлені у бункерах на початку пісковловлювачи. Бункери мають круглу форму діаметром Dб =1,8м. Осад змивається у бункер за допомогою гідромеханіческої системи.
Довжина піскового лотка і змивного трубопроводу l, м, визначається
| l = L – Dб | (2.48) |
l = 8 – 1,8 =6,2 м
Передбачено вивантаження осаду 1 раз в зміну (n=3 раза за добу). При потраплянні у бункер 20% усього осаду у пісковому лоткці відділення його об'єм визначений за формулою [3]
 | (2.49) |
м3/добПри ширині піскового лотка b=0,5м, висота шару осаду
, м, у ньому склала [3]  | (2.50) |
мГлибина піскового лотку hл, м, визначається за формулою [3]
 | (2.51) |
де Кг = 1,5 – коефіцієнт запасу [3]; е = 0,1м – відносне розтирання піску при змиві [3];
мВисхідна швидкість в лотці V, см/с, визначається за формулою [3]
 | (2.52) |
де dэкв = 0,05см – еквівалентний діаметр зерен піску;
см/сЗагальна витрата промивної води в лотці ql, м3/с, визначається за формулою [1]
 | (2.53) |
м3/сДіаметр змивного трубопроводу dтр, м, визначається за формулою
 | (2.54) |
де Vтр=3 м/с – швидкість води у змивному трубопроводі.
мПриймається діаметр змивного трубопроводу dтр=100 мм.
Фактична швидкість руху води на початку змивного трубопровода Vтр, м/с, визначається за формулою
 | (2.55) |
м/сНапір на початку змивного трубопровода Hо, м, визначається за формулою [1]
 | (2.56) |
мЧисло сприсків на змивному трубопроводі n, шт, визначається за формулою [1]
 | (2.57) |
де Z=0,5 м –відставнь між сприсками [1];
штДиаметр выходного отверстия спрысков dспр, м, визначається за формулою [1]
 | (2.58) |
де μр=0,82 – коефіцієнт витрати сприсків [1].
мЗагальна витрата повітря для аерування Qair, м3/год, визначен за формулою [1]
 | (2.59) |
де
= 4 м3/(м2 • ч) – інтенсивність аерації;
м3/год2.2.6.3 Розрахунок водовимірювального пристрою
У якості водовимірювального пристрою приймається лоток Вентури. За витратою стічних вод 1794,98 м3/год приймається типовий зі збірного залізобетону лоток з розмірами шириною В = 900 мм, довжина L = 7800 мм, висота Н=1200 мм, i=0,0015 [5]
Перед лотком Вентури передбачується участок каналу L=15м.
2.2.6.4 Розрахунок піскових майданчиков
Для осушування виловленого у пісколовках песку використовуються піскові майданчики, площею Fпп, м2, яка визначається за формулою[1]
 | (2.60) |
де qпп=3 м3/м2 у рік - навантаження на піскові майданчики; 1,2 – коефіцієнт, що враховує улаштування валиків;
Fпп
м2Приймаються 2 піскових майданчика з ррозмірами 14х14 м. Фактична площа піскових майданчиків складає 14х14х2= 392 м2.
2.2.6.11 Розрахунок цеху механічного зневоднення осадів
Зневоднення збродженого осаду проводиться в цеху механічного зневоднення осаду, обладнаному центрифугами.
Коефіцієнт виносу зважених речовин з первинних відстійників k, складає [1,3]
 | (2.133) |
Приймається ефективність затримання сухої речовини в центрифузі Э=44%, тоді коефіцієнт виносу зважених речовин з центрифуги m [1,3]
 | (2.134) |
Збільшення концентрації зважених речовин при подачі фугата перед первинними відстійниками Сп.ф.,г/м3, визначається за формулою[1]
 | (2.135) |
де m = 0,44 -коефіцієнт виносу зважених речовин з центрифуги;k = 0,56 – коефіцієнт виносу зважених речовин з первинних відстійників
г/м3Об'єм сирого осаду вологістю 95%, затриманого в первинних відстійниках V,м3/доб, складає [1]
 | (2.136) |
м3/добПри вологості кеку 70% його об'єм Vk,м3, складає [1]
 | (2.137) |
Маса кеку M,т, складає [1]
| М= Vк ρк | (2.138) |
де ρк = 0,85 – щільність кеку
М= 5,3·0,85=4,5т
Коефіцієнт приросту активного мулу K визначається [1]
 | (2.139) |
Маса активного мулу Ми,т , складає [1]
 | (2.140) |
де Си= 100 г/доб –приріст активного мулу на1 м³ стічних вод
=3,48 тМаса мулу, що подається на центрифуги, М1,т, при ефективності затримання сухої речовини активного мулу на центрифугах 20% [1]
 | (2.141) |
Обсяг мулу подається на центрифуги V1,м3, складає [1]
 | (2.142) |
До установки приймаються центрифуги ОГШ-50К-4, що мають продуктивність 14 м3/год. Тоді число робочих центрифуг n=267/(14∙24)=1, приймається 1 центрифуга робоча й 1 резервна.
2.2.6.12 Розрахунок аварійних мулових майданчиків
Мулові майданчики проектуються на природній основі з дренажем. При наявності цеху механічного зневоднення осаду передбачено аварійні мулові майданчики з розрахунку 20% потрібної площі.
Площа мулових майданчиків Fил,м2, визначається за формулою[1,3]
 | (2.143) |
де qил = 1 м³/м² - навантаження на мулові майданчики;1,2 – коефіцієнт на пристрій розділових валиків і доріг ;К = 1,0 – кліматичний коефіцієнт
Число карт приймається 4 шт.
Площа кожної карти F1 ил,м2, складає [1,3]
 | (2.144) |
Приймаються розміри кожної площадки 67×50, з робочою глибиною 1м. Проводиться перевірка мулових майданчиків на намерзання.
Висота намерзання hнам ,м, визначається за формулою[1]
 | (2.145) |
де t = 75доб – період намерзання; k1 = 0,75, k2 = 0,80 n = 4 – кількість карт;
3350 м2- фактична площа мулових майданчиків.
Висота валика приймається рівною 1,5м. Висота валика приймається рівною 0,003, між картами влаштовуються дороги шириною 3,5м.
2.2.6.13 Розрахунок повітродувних насосних станцій
На очисних спорудах передбачається повітродувна насосна станція для подачі повітря в аеровані пісковловлювачи і біофільтри.
Загальний витрата повітря в біофільтри Взаг, м3/доб, визначається за формулою [1,3]
 | (2.146) |
Вобщ=8∙28031,4=224251,2м3/доб = 9344м3/год
Інтенсивність аерації в аерованих песколовках приймається Wа=3м3/м2·ч. Тоді витрата повітря на одну песколовку Ввозд, м3/м2·ч, визначається за формулою [1]
 | (2.147) |
де L = 8м – довжина пісковловлювачи;В = 2м – ширина пісковловлювачи.
м3/годЗа [3] приймаються 1 робоча й одна резервна повітродувки марки ТВ-175-1,6 з наступними характеристиками:
- подача = 10000м3/год;
- надлишковий тиск = 0,63кгс/см2;
- марка електродвигуна А113-2;
- потужність = 320кВт;
- частота обертів = 3320об/мин;
- маса агрегату = 6970кг.
2.2.7 Знезараження стічних вод ультрафіолетом
Для знищення хвороботворних бактерій стічні води знезаражуються ультрафіолетовим опроміненням.
Qрозр=1794,98м3/год.
Приймаємо 3 установки ультрафіолетового опромінення типу УДВ-360, а також одну резервну.
Технічні характеристики УДВ-360:
Споживана потужність 32кВт.
Маса 4300кг.
Dу патрубків 600мм.
Продуктивність 500-1000м3/год.
Максимальний габаритний розмір 5000мм.
Стічна вода надходить на КОС, що знаходяться майже на 1500 м від населеного пункту для забезпечення зон санітарної охорони. На КОС забезпечується механічна, повна біологічна очистка з подальшим доочищенням:
1. У проекті приймаються первинні і вторинні горизонтальні відстійники.
2. В якості споруди біологічної очистки приймається високо навантажувальний біофільтр.
3. Для обробки осаду приймається метантенк, з термофільним режимом.
4. Доочищення на барабанних сітках і фільтрах з одношаровим зернистим завантаженням.
5. Для знезараження очищеної стічної води приймаються ультрафіолетові установки.
У розділі «Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях» справжнього проекту сформульовані і визначені правила і завдання з охорони праці, викладена характеристика технологічного процесу і проаналізовані умови праці на цьому об'єкті, в результаті чого виявлено та визначено шкідливі і небезпечні виробничі фактори.
СПИСОК ДЖЕРЕЛ
Каналізація зовнішні мережі та споруди: ДБН В.2.5.-75: 2013. – Київ: Мінрегіонбуд України, 2013. – 210 с
Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. Справочное пособие. – 5-е изд. – М.: Стройиздат, 1987. – 152 с.
Канализация населенных мест и промышленных предприятий : справочник проектировщика / [под общ. ред. В.Н. Самохина. 2-е изд]. – М. : Стройиздат, 1981. – 639с.
Отведение и очистка поверхностных сточных вод / B.C. Дикаревский, A.M. Курганов, А.П. Нечаев, М.И. Алексеев – Л.: Стройиздат, 1990. –220 с.
Рекомендации по проектированию сооружений биолого-химической очистки городских сточных вод. - М.: ОНТИ АКХ им. К.Д. Памфилова, 1980. – 214 с.
Закон України. [Електронний ресурс]. – Режим доступу: «Про охорону праці» https://zakon.rada.gov.ua/laws/ 2694-12
Охорона праці і промислова безпека у будівництві: ДБН А.3.2-2-2009. – Київ : 2013. – 76 с.
Гандзюк М. П. Основи охорони праці : підручник. – 4-е вид. / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський; за ред. М. П. Гандзюка. – К. : Каравела, 2008. – 383 с.