Комплексное использование водных ресурсов

Комплексное использование водных ресурсов

40

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (Сибстрин)

Кафедра водоснабжения и водоотведения

КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ

Методические указания к выполнению курсовой работы и для практических занятий для студентов специальности 270112 «Водоснабжение и водоотведение» для всех форм обучения

НОВОСИБИРСК 2007г.

Методические указания разработаны: к.т.н., доц. Е. Л.Войтовым,

к.т.н., доц. Т. А Купницкой,

к.т.н., доц. Н. А. Скитер,

ст. препод. Т. В.Догадиной.

Утверждены методической комиссией инженерно- экологического факультета « » ___________2007г.

Рецензенты:

· Ю. Л. Сколубович - д.т.н., профессор НГАСУ (Сибстрин)

· Е. И. Коновалов - доцент НГАСУ (Сибстрин)

Новосибирский архитектурно-строительный университет (Сибстрин) 2007г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

• 1 ВВЕДЕНИЕ 5
• 2 КУРСОВАЯ РАБОТА «Комплексное использование водных ресурсов» 5
• 2.1 Исходные данные для выполнения курсовой работы 5
• 2.2 Задачи курсовой работы 5
• 2.3 Оформление курсовой работы 6
• 2.4 Выбор мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации 6
• 2.5 Определение расходов водопотребления и водоотведения в населенном пункте 7
• 2.5.1. Определение хозяйственно-питьевых расходов воды в населенном пункте 7
• 2.5.2. Определение количества сточных вод от населенного пункта 8
• 2.6 Определение расходов водопотребления и водоотведения для промышленного предприятия 9
• 2.7 Земледельческие поля орошения 10
• 2.8 Комплексное использование водных ресурсов 11
• 2.9 Водохозяйственный баланс 12
• 2.10 Оценка рациональности использования водных ресурсов 13
• 3 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ 14
• 3.1 Исходные данные для выполнения задания 14
• 3.2 Цель расчета 14
• 4 Определение допустимых концентраций химических загрязнений при сбросе стоков в водоем 15
• 5 РАСЧЕТ ПЛАТЫ ЗА СБРОС ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ В ВОДОЕМ 18
• 5.1 Случай 1. Предприятие не приняло к сведению рекомендации о необходимости проведения мероприятий по доочистке некоторых загрязнений. 18
• 5.2 Случай 2. Предприятие провело мероприятия по доочистке некоторых загрязнений. 19
• 5.3 Установление платежей за сброс 19
• 6 Расчет ПРЕДОТВРАЩЕННОГО экономического ущерба от сброса сточных вод 20
• 7 Литература 21
• ПРИЛОЖЕНИЕ А. Ситуационный план 22
• ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Исходные данные для определения хоз-питьевых расходов воды в НП 27
• ПРИЛОЖЕНИЕ В. Нормы водопотребления для различной степени благоустройства жилой застройки 27
• ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Исходные данные для определения расходов на ПП 28
• ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Исходные данные по поверхностным источникам водоснабжения для расчета ВХБ 30
• ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Прямоточная схема водопотребления. 31
• ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Исходные данные по водоему и сточным водам ПП 32
• ПРИЛОЖЕНИЕ З. ПДК по загрязняющим веществам, эффект очистки на ЛОС, нормативы платежей за сброс, коэффициент приведения 36
• ПРИЛОЖЕНИЕ И. Расчетная схема для определения концентраций химических загрязнений 37

1 ВВЕДЕНИЕ

Понятие «комплексное использование и охрана водных ресурсов» предусматривает комплекс следующих основных мероприятий:

· всесторонняя оценка природных вод с учетом антропогенной деятельности в современных условиях и на перспективу;

· выявление потребностей в воде всех отраслей народного хозяйства, обоснование норм водопотребления с учетом повторного или последовательного использования воды, определение объема безвозвратных потерь;

· установление мер по охране природных вод от истощения и загрязнения, а также разработку мер и предложений по очистке, обезвреживанию и использованию промышленных, коммунальных и сельскохозяйственных стоков;

· подсчет экономического эффекта от реализации запроектированных мер.

2 КУРСОВАЯ РАБОТА «Комплексное использование водных ресурсов»

2.1 Исходные данные для выполнения курсовой работы

1. Ситуационный план, М 1:250 000: приложение А.

2. Исходные данные по населенному пункту: приложения Б, В.

3. Исходные данные по промышленному предприятию: приложение Г.

4. Исходные данные по поверхностному источнику водоснабжения: приложение Д.

2.2 Задачи курсовой работы

Цель курсовой работы - закрепление теоретических знаний студента по данной дисциплине и применение их на стадии проектирования.

На основании исходных данных необходимо произвести расчет баланса водопотребления и водоотведения в населенном пункте (НП) и на промышленном предприятии (ПП) для прямоточной, оборотной и комбинированной схем водопотребления и оценить рациональность использования водных ресурсов.

Курсовая работа должна состоять из пояснительной записки с расчетами, схемами, соответствующими обоснованиями и одного листа чертежей формата А2.

2.3 Оформление курсовой работы

В пояснительной записке должны быть обоснованы конструктивные решения на следующих этапах:

1. Выбор и обоснование мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации.

2. Определение расходов воды и количества сточных вод в населенном пункте.

3. Определение расходов воды и количества сточных вод на промышленном предприятии.

4. Определение расходов для полей орошения.

5. Расчет 3 схем водоснабжения: прямоточной, оборотной и оборотной с повторным использованием (комбинированной).

6. Расчет водохозяйственного баланса.

7. Оценка рациональности использования водных ресурсов в НП и ПП.

В графической части выполняется 3 варианта генплана населенного пункта, промышленного предприятия и полей орошения для 3 схем водоснабжения и водоотведения с указанием расчетных расходов.

Пример водопотребления по «прямоточной схеме» - приложение Е.

2.4 Выбор мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации

Выбор мест расположения водозабора и водоочистных сооружений производится в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.02-85* «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования»[1] с учетом зон санитарной охраны.

Выбор мест расположения площадки канализационных очистных сооружений относительно населенного пункта производится в соответствии с рекомендациями СНиП 2.04.03-85 «Канализация. Наружные сети и сооружения. Нормы проектирования»[2] с учетом санитарно-защитных зон.

2.5 Определение расходов водопотребления и водоотведения в населенном пункте

Для удобства оценки рациональности водных ресурсов, все расходы следует пересчитывать на годовое потребление (м3/год).

2.5.1. Определение хозяйственно-питьевых расходов воды в населенном пункте

Определение расчетных расходов воды на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте производится на основании исходных данных (Приложений А, Б, В) в соответствии со [1]. Нормы на полив и мойку принимаются согласно п.2.3 [1]. Расчет проводится в табличной форме (Таблица 2.1).

Таблица 2.1 Определение годовых расходов воды в населенном пункте

Общий максимальный расход хозяйственно-питьевой воды в населенный пункт (QНП.год.max) поступает от водозабора и водопроводных очистных сооружений.

Неучтенные расходы (10-15% от максимального расхода) компенсируют безвозвратные потери воды с утечками в трубопроводах и водоразборной арматуре.

Таким образом, из максимального расхода какая-то часть безвозвратно теряется (Qнп бп), часть поступает на нужды населения (Qнп max), часть - на полив в летнее время улиц, зеленых насаждений, газонов и цветников (?Qнп пол).

2.5.2. Определение количества сточных вод от населенного пункта

Из поступающих в населенный пункт расходов воды (табл. 2.1.) в систему канализации населенного пункта и на очистные канализационные сооружения поступает расход Qнп max уже в виде хозяйственно-бытовых стоков.

Кроме хозяйственно-бытовых стоков, необходимо учитывать дождевые, моечные и талые стоки, поступающие в систему канализации с территории населенного пункта.

Годовой объем поверхностного стока - WнпП.С, м3, дождевых, талых и моечных вод от населенного пункта определяется:

WнпП.С = Wнпд + WнпТ + Wнпм (2.1)

где Wнпд, WнпТ , Wнпм - годовые объемы дождевых, талых и поливомоечных вод соответственно, м3/год.

Wнпд = 10ЧhгдЧ?дЧFнп (2.2)

где hГ д- слой осадков за теплый период года, мм, определяется по климатологическим справочникам. В данной работе, для всех вариантов, коэффициент принимается по Новосибирской области, hГд=370 мм.

?д - коэффициент стока, зависит от рода поверхности, интенсивности и продолжительности дождя, для водонепроницаемых покрытий ?д =0,6ч0,8.

Fнп - площадь водосбора, га.

Wнпт = 10ЧhгтЧ?тЧFнп (2.3)

где hГ д- слой осадков за холодный период года, мм, определяется по климатологическим справочникам. В данной работе, для всех вариантов, принимается коэффициент по Новосибирской области, hГт=466 мм.

?т =0,5ч0,7.

Wнпм = Qтп (моек)Ч?м (2.4)

Qтп (моек) - таблица 2.4.1, ?м =0,5.

Расход сточных хозяйственно-бытовых вод от населенного пункта с учетом поверхностного стока, поступающий на очистные сооружения канализации (КОС) при общесплавной системе канализации составит:

QНП ст = Qнп max + WнпП.С (2.5)

Общая схема водопотребления и водоотведения населенного пункта представлена на рис. 2.1.

40

2.6 Определение расходов водопотребления и водоотведения для промышленного предприятия

Годовой расход воды рассчитывается отдельно по каждой категории водопотребления и водоотведения ПП, м3/год (Ч10n):

(2.6)

W - годовой объем производства, ед./год (Приложение Г);

qi - среднегодовой расход воды или стоков на единицу продукции, м3/ед. продукции (Приложение Г).

· Qпп об - оборотной воды;

· Qпп тех - технической воды;

· Qпп пр - воды питьевого качества для производственных целей;

· Qпп хп - воды для хозяйственно-питьевых целей;

· Qпп пр.ст - производственных стоков, требующих очистки;

· Qпп хб.ст - хозяйственно-бытовых сточных вод;

· Qпп ст - стоков, не требующих очистки;

· Qпп б.п. - безвозвратного потребления.

к - коэффициент изменения среднегодовых расходов воды по сезонам года, принимается равным 1.

Кроме воды, поступающей на ПП от соответствующих систем, необходимо учитывать поверхностный сток с территории промышленного предприятия - дождевые, моечные и талые воды.

Годовой объем поверхностного стока ПП (WппП.С.) рассчитывается по формулам (2.1-2.4) аналогично населенному пункту с учетом площади водосбора, в данном случае - площади ПП (Fпп).

Расход на механизированную мойку покрытий, м3/год, определяется по формуле:

Qпп моек =Fпп мЧqмЧКмЧ10 (2.7)

Нормы на мойку твердых покрытий принимаются согласно п. 2.3 [1]. Площадь покрытий, подвергающейся мокрой уборке на ПП в данной курсовой работе принимается 10% от общей площади предприятия для всех вариантов.

Общая схема водопотребления и водоотведения на ПП для оборотной системы представлена на рис. 2.2.

40

2.7 Земледельческие поля орошения

ЗПО - мелиоративная система по использованию предварительно очищенных сточных вод, для орошения и удобрения сельхозугодий, а также для доочистки стоков в естественных условиях.

При использовании сточных вод для полей орошения следует учитывать продолжительность вегетационного периода выращиваемых на ЗПО культур.

Годовое количество сточных вод, м3/год, необходимых для поля орошения, рассчитывается по формуле:

(2.8)

Fпо - площадь поля орошения, м2;

qуд - удельная нагрузка по сточным водам на площадь поля орошения принимается в зависимости от почвенно-мелиоративных условий. Для лесостепей - 12м3/гаЧсут, для зоны лиственных лесов - 8м3/гаЧсут, для тайги - 6м3/гаЧсут.;

nпол - количество дней поливок за вегетационный период (для всех вариантов в курсовой работе принимается 60 поливок).

2.8 Комплексное использование водных ресурсов

Для комплексной оценки различных систем водоснабжения рассчитываются 3 схемы водопотребления: прямоточная, оборотная и с повторным использованием (комбинированная).

1 схема. Прямоточная. Весь необходимый расход (Qист) для НП, поля орошения, ПП (включая оборотный расход) забирается из источника водозаборными сооружениями и после очистки подается на потребление насосами 2 подъема:

Qист = QНП год. max + ?Qппгод +Qор (2.9)

?Qппгод= Qпп хп+ Qпппр+Qпптех+Qнпоб+Qппбп (2.10)

Количество сточных вод, сбрасываемых в водоем после КОС (Qст):

Qст = Qист - Qнпбп - Qппбп + ?Wнп+ппт. + ?Wнп+ппд. (2.11)

Примечание: для более полного сравнения вариантов в данной схеме принимается допуск, что «оборотная» вода также каждый раз забирается из источника.

2 схема. Оборотная схема водоснабжения с локальными водооборотными циклами на предприятии. Оборотная вода замкнута в производственном цикле (рис. 2.2), а потери воды при обработке оборотной воды (охлаждение или очистка), перед возвратом в систему, учтитываются в расходе на безвозвратное потребление - Qппбп.

?Qппгод= Qпп хп+ Qпппр+Qпптех+Qппбп (2.12)

Для поля орошения используется вода из поверхностного источника, поэтому для расчета Qист и Qст справедливы формулы соответственно 2.9 и 2.11.

3 схема. Оборотная схема водоснабжения с повторным использованием. Для повторного использования подходят стоки, прошедшие очистку на КОС в качестве технической воды на предприятии и земледельческих полях орошения.

Qист = QНП год. max+?Qппгод (2.13)

?Qппгод= Qпп хп+ Qпппр+Qппбп (2.14)

Количество сточных вод - Qст, определяется в зависимости от принятой схемы повторного использования очищенных сточных вод.

2.9 Водохозяйственный баланс

Водохозяйственный баланс (ВХБ) закладывается в основу разработки водохозяйственных систем, позволяет оценивать эффективность отдельных решений проблемы, увязывать и корректировать эти решения для достижения оптимального использования водных ресурсов.

Составляющие водохозяйственного баланса сводятся в таблицу 2.2.

Таблица 2.2. Водохозяйственный баланс для трех схем водопользования.

Водохозяйственный баланс для поверхностных вод:

(2.15)

В - итог водохозяйственного баланса;

С - расход воды в реке, поступающий на данную территорию, м3/год;

?С - расход воды от притоков воды на участке, м3/год;

Qп -потребление воды на участке, м3/год;

(2.16)

Qист - суммарный отбор воды из реки для водопотребления, м3/год;

Qст- сточные воды, которые поступают в реку на участке, м3/год;

Сф-требуемый транзитный сток в замыкающем участке створа по санитарным нормам, нормам судоходства, отдыха, рыбоводства и разбавления сточных вод, м3/год.

При В>0 дефицита воды нет и, соответственно, есть потенциал для развития района.

При В<0 отмечается дефицит ресурсов воды.

2.10 Оценка рациональности использования водных ресурсов

1. Техническое совершенство оборотной системы водоснабжения промышленного предприятия оценивается количеством использованной оборотной воды, и характеризуется величиной Коб,%:

(2.17)

Коб>100%.

2. Потери воды на ПП характеризуются величиной Кпот, %, которая определяется по формуле:

(2.18)

Кпот>0

3. Рациональность использования воды в НП и ПП оценивается коэффициентом использования Ки:

(2.19)

Кисп>?1.

3 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

3.1 Исходные данные для выполнения задания

1. Исходные данные по поверхностному источнику водоснабжения; количеству и качеству сточных вод промышленного предприятия: приложение Ж.

2. Предельно допустимые концентрации по загрязняющим веществам, эффект очистки на локальные очистные сооружения (ЛОС), нормативы платежей за сброс: приложение З.

3.2 Цель расчета

Канализационные (или локальные) очистные сооружения, должны обеспечивать очистку сточных вод от химических загрязнений до норм ПДС - предельно допустимого сброса. Уровень ПДС рассчитывается из условия, что в контрольном створе концентрации химических загрязнений не будут превышать ПДК.

Контроль ПДК производится в расчетном створе, который определяется в зависимости от вида и назначения водотока с учетом фоновых концентраций загрязнений (Приложение И).

Фоновые концентрации - это концентрации тех же химических загрязнений, которые есть в очищенных стоках, в воде водоема. При попадании в водоем концентрации химических загрязнений сточных вод накладываются на фоновые концентрации загрязняющих веществ водоема.

Снижение концентрации химических загрязнений возможно только за счет смешения.

Цель расчетного задания:

1. определить по каким видам загрязнений есть запас по сбросу, а для каких требуется доочистка;

2. установить нормативы платежей при превышении норм ПДС и при соответствии нормам ПДК;

3. рассчитать экономический эффект, полученный в результате природоохранного мероприятия.

4 Определение допустимых концентраций химических загрязнений при сбросе стоков в водоем

Расчет ведется при одинаковых лимитирующих показателях вредности и комбинированном действии веществ, в соответствии с расчетной схемой (приложение И).

Результаты расчета заносятся в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Расчет концентраций химических загрязнений.

Страницы: 1, 2, 3