Проект гидрогеологического обоснования условий организации водоснабжения хозяйственно - питьевого и технического назначения

 

На перспективу развития города увеличиваем  Q_max  на  30%  на перспективу развития,  и получаем заявленную потребность:

 

Q_з.п. =  11135,28м³/сут.

 

 

2.2 Выбор типа  и определение  производительности  водозабора

  Забор подземных вод будет осуществляться с помощью  вертикальных  водозаборных скважин

Рассчитываем дебит  одной скважины:

 

Q_скв = q

S_доп 86,4,    м³/сут

где: S_доп   = 0,5Н = 0,5 11,9 = 6 м

        q -   удельный дебит = 8,5  л/с

 

Q_скв = 8,5

6 86,4= 4406,4 м³/сут

 

Исходя из полученных данных производим расчет количества скважин:

 

n = Qз.п./Qскв =11135,28 /4406,4 ≈ 3 скв.

 

Qскв = 11135,28 /3 = 5567,64 м³/сут

 

 

 

2.3 Способ сооружения и оборудование водозабора

 

Выбор и расчет фильтра

Исходя из водовмещающих пород водоносного пласта, а именно отложения представлены гравийно-галечниковым грунтом и d50 = 4,4 мм. будет использован   фильтр из перфорированных труб с каркасом и проволочной обмоткой из не ржавеющей стали.

рисунок 2. Конструкция фильтра: 1 – дырчатый каркас (перфорированная труба); 2 – подкладные стержни; 3 – проволочная обмотка.

 

 

 

 Расчет фильтра.

 Размер фильтра определяют из условий создания допустимых скоростей движения воды при поступлении ее из водоносного пласта в скважину.

 Допустимая скорость  фильтрации при выходе воды  из пласта в фильтр определяю по формуле:

υ_ф= 65 ³√ К_ф

 

где: К = 65 м/сут

υ_ф= 65  ³√65 = 260 м/сут.

Рассчитаем длину рабочей  части фильтра:

 

L_ф = m-2  , где m – мощность обводненных отложений

L_ф = 11,9-2 = 9,9 м.

 

Считаем диаметр фильтра:

 

Dф = Qскв /π

L_a υ_a

 

D_ф = 5567,64/ 3,14

9,9 260 = 0,7м = 700 мм.

   Так как диаметр фильтра следует подбирать исходя из выпускаемых заводом обсадных труб, а труб диаметром 700 мм. не выпускают, пересчитаем Qскв,  увеличив число скважин до 5.

                Qскв = 11135,28 /5 = 2227,06 м³/сут

Тогда   D_ф = 2227,06/ 3,14 9,9 260 = 0,276м = 276мм.

  D_ф = 299 мм.

    Площадь фильтрующей  поверхности,  м

                                                           F=π Dф Lф

                               F=3,14 0,299 9,9 = 9 м

 

Для выбора водоподъемного оборудования рассчитываем:

 

Величину подачи

 

Подача    Qскв/24= 2227,06/24=92 м³/час.

И высоту напора

H_p=H

+S_p+ Σh,

где: H - геометрическая высота водоподъема, измеряемая от статического уровня воды в скважине до уровня воды резервуара, в которой она подается;

S_p  - расчетное понижение статического уровня; Σh – сумма потерь напора на пути движения воды от водоносного пласта до резервуара.

 

S_p= Qскв/ q

24 =2227,06 /8,5 86,4 = 3 м

 

H_p=12+3+ 5 = 20 м.

 

 

Исходя из расчетов выбираем насос ЭЦНВ 12 - 255 – 30.

 

Минимальная глубина  погружения водоподъемного насоса в  скважину:

 

Н_п = Н_ст+S_р+∑h+ l₀ = 1,8+ 3 + 5+ 3 = 12,8 м

 

где:   Н_ст – глубина положения статического уровня, м; S_p  -  величина положения статического уровня при водоотборе,м; ∑h – сумма потерь напора в фильтре и в эксплуатационной обсадной колонне скважины, м; l_{0 –} оптимальное расстояние от динамического уровня до всасывающих отверстий насоса, принимается в пределах 3-7 м.                                                                         

Глубина погружения насоса 12,8, а всего мощность отложений 13,7 и расстояние до подошвы остается всего 0,9 м, пересчитываем глубину  погружения насоса, при этом увеличивая число скважин до 6.

Qскв = 11135,28 /6 = 1855,88м³/сут

 

D_ф = 1855,88/ 3,14

9,9 260 = 0,229м = 249 мм.

D_ф  = 273 мм.

S_p= Qскв/ q

24 =1855,88 /8,5 86,4 = 2,5 м

 

Н_п = Н_ст+S_р+∑h+ l₀ = 1,8+ 2,5 + 5+ 3 = 12,3 м

Подбираем другой насос, так как изменился диаметр фильтра:

  Насос ЭЦНВ-10-120-60

 

 Техническая  характеристика ЭЦНВ–10-120-60

 

Подача, м3/час	120
Высота напора, м	60
Число ступеней	3
Диаметр наружного агрегата, мм	234
Диаметр внутреннего  напорного трубопровода, мм	121
Длина агрегата, мм	1370
Масса агрегата, кг	324
Электродвигатель	ПЭДВ-8-140
Мощность, кВт	32

 

Бурение будет выполняться с одновременным обсадом трубами без отбора керна самоходной буровой установкой роторного типа УРБ-2А-2 с применением трехшарошечных  долот типа Т.  В качестве промывочной жидкости будет использован глинистый раствор.

   Будут применяться  стальные бесшовные трубы муфтового соединения по ГОСТ 632-80.

  Бурение в интервале 0-2 м будет производиться  долотом типа 2Д-394Т. для установки направляющей. Кондуктор устанавливается в интервале +0,5 – 2 м.,   диаметром 325мм. Затрубное пространство обязательно цементируется

 В интервале  0 – 15,5 бурение будет осуществляться под эксплуатационную колонну, фильтр и отстойник типом долота 4Д-346Т. В интервале 0,5 – 2 м эксплуатационная колонна, диаметр   обсадных труб -  273 мм.

 В интервале 2 –  13,5 устанавливается фильтровая колонна  диаметром 273 мм.

В интервале 13,5 – 15,5 отстойник, обсаживается глухими трубами 

Рис.3  Конструкция  водозаборной скважины.

1 – оголовок; 2 – манометр; 3- напорный трубопровод; 4 – кондуктор; 5 – водоподъемная труба; 6 – эксплуатационная колонна; 7 – фильтр; 8 – дырчатый каркас; 9 – подкладные стержни; 10 – проволочная обмотка; 11 – насос; 12 – всасывающее отверстие; 13 – погружной электродвигатель; 14 – отстойник.

 

 

4. Обоснование и характеристика методов улучшения качества питьевой воды

   В техническом задании сказано, что вода обладает повышенным содержанием радиоактивных веществ, в связи с этим необходимы мероприятия  по улучшению качества.

  Существуют различные способы дезактивизации воды: физико-химический (дистилляция, осаждение, коагулирование, флотация, фильтрование, сорбция, ионообмен, экстрагирование, выпаривание) ; электролитический (электролиз, электродиализ, электроионизация); биологический, или сочетание различных  способов.

  Ниже рассмотрены несколько,  наиболее эффективных и дешевых  способов удаление  различных  радиоактивных элементов. 

   Отстаивание воды  применяют когда радиоактивные вещества  взвешены в воде или имеют малый период полураспада. Необходимая степень дезактивации воды  достигается при длительном отстаивании, равном 10 – 20 периодов полураспада радиоактивного вещества.  При осаждении радиоактивных изотопов в очищаемую воду следует добавлять в достаточном количестве неактивных изотоп того же элемента или другой элемент, являющийся изоморфным с радиоактивными микрокомпонентами. С помощью данного метода удаляют радиоактивный йод.

   Коагулирование, поводящееся на водоочистных комплексах для осветления и обесцвечивания вод, дает большой и постоянный  дезактивирующий эффект при повышенных дозах реагентов, если радиоактивные вещества находятся в коллоидном состоянии или адсорбированы на природных грубодисперсных примесях. Если же радиоактивные вещества присутствуют в растворенном состоянии, дезактивация воды коагулированием не достигает цели. Дезактивирующий эффект процесса зависит от свойств радиоактивных изотопов, их концентрации, применяемых коагулянтов,  их доз и других факторов. Для дезактивации воды рекомендуются коагуляты: сульфат алюминия, сульфат и хлорид железа (III), фосфаты (трехзамещенный  фосфат натрия и однозамещенный фосфат калия), смесь извести и соды с силикатом натрия, полиэлектролиты. Еще лучшие результаты получают при применении в качестве коагулята хлорида железа.

   Способ сорбции радиоактивных  ионов на взвешенных в воде  веществах или на  активированном  угле  с последующим их осаждением является высокоэффективным: достигается удалением цезия Се и плутония Рu  до 99%.

  Фильтрование воды через  фильтры. Дезактивирующее действие  фильтров состоит в удалении  радиоизотопов, захваченных хлопьями  коагулянта, а также адсорбцией  хлопьями коагулянта, глиной, органическими  веществами и микроорганизмами, отложившимися в загрузке фильтра.  Эффект удаления радиоактивных веществ фильтрующими материалами составляет для кварцевого песка 72-89%, для активированного глинозема – 94%, древесного угля – 86%, активного угля – 92%, глауконита 83%.

   Дезактивация  воды коагулированием,  отстаиванием и  фильтрованием обеспечивает снижение радиоактивности воды на 50-70%. Эффективность дезактивации воды значительно повышается применением больших доз реагентов, оптимизацией коагулянтов, добавлением к воде извести или соды. Многоступенчатое осаждение известью и содой является весьма эффективным средством удаления Sr и Sr (75-84%), Ba , La,Cd при больших избытках реагентов.

   Для снижения влагосодержания  и объема осадков, образующихся  при дезактивации воды коагуляцией, и тем самым облегчения удаления и захоронения радиоактивных отходов рекомендуется флотация гидроксидов различными флотоагентами (нефтяные бензосульфокислоты, сульфатное мыло). Концентрирование выделенных  радиоактивных веществ достигается также применением метода пенной флотации. Объем пены после ее разрушения составляет 0,01-0,1% исходного объема раствора. Высокий эффект и большая селективность действия флотоагентов, простота эксплуатации, концентрирование выделенных радиоактивных веществ в малом объеме делают метод флотации одним из наиболее предпочтительных при дезактивации больших объемов воды, особенно при ее малом солесодержании. Недостатком метода следует считать возможную токсичность флотоагентов. 

   Извлечение из воды радиоизотопов сорбентами. В качестве сорбентов используют природные ионообменные (глины, клиноптилолит, гидрослюды, почвы, бетонит и другие природные цеолиниты и минералы); искусственные неорганические сорбенты (на основе труднорастворимых солей титана, циркония, гетерополикислот, синтетические цеолиты, силикагель, порошки металлов); природные органические сорбенты (торф, гумусовые вещества, древесину, целлюлозу, активный уголь и т.п.)

    Дистилляция – один  из наиболее надежных методов  дезактивации воды, когда радиоактивные вещества не летучи. При наличие в воде летучих радиоактивных веществ их необходимо перед дистилляцией осадить или перевести в связанное состояние. При очистке воды от радиоактивных веществ дистилляцией необходимо соблюдать следующие условия: через несколько часов работы установки удалять радиоактивный остаток воды из котла-испарителя; периодически очищать радиоактивную накипь, откладывающуюся на стенках и паропроводах котла, подвергать образующиеся отходы захоронению. Из-за высокой стоимости и относительно низкой производительности дистилляторов этот метод применим преимущественно для очистки небольших количеств воды.

 Питьевой воды может отвечать  требованиям СанПиН 2.1.4.1074.01 после проведения мероприятия или комплекса необходимых мероприятий по дезактивизации

 

2.5 Организация и содержание зоны санитарной охраны

  Для санитарная охрана поземных вод как источника питьевого водоснабжения

  нужно организовать   санитарную зону, в которую будут входить 3 пояса.

  Первый пояс – пояс строгого режима - охватывает территорию, на которой располагаются водоподъемные сооружения  и связанные с ними насосные станции, установки для обработки воды и накопительные резервуары. Границы первого пояса зоны санитарной охраны устанавливаются с учетом характера рельефа местности и направления грунтового потока. Они устанавливаются непосредственно на местности: сооружаются заборы; ставится охрана и т.д.  Размер территории первого пояса отсчитывается от крайних скважин,  для не достаточно защищенных (без напорных) не менее 50 м.  Территория первого пояса должна быть спланирована для возможности отвода поверхностного стока за пределы границ зоны. В первом поясе зоны санитарной охраны не допускается проживание людей, нахождение посторонних лиц, содержание скота, а также употребление органических удобрений для посадок и посевов.

Второй пояс –  зона ограничений. Включает в себя: источник водоснабжения и водосборный  бассейн.   Расстояние рассчитывается исходя из условия, что микробное загрязнение не достигнет водозабора  в течении 400 сут., т.е расстояние достаточное для самоочищения. Границы второго пояса устанавливаются в зависимости от местных гидрогеологических условий и характера использования подземного потока. На территории второго пояса должны проводится следующие предупредительные мероприятия: выявление и тампонаж старых и неработающих скважин, приведение в порядок дефектных скважин, благоустройство населенных пунктов, расположенных на территории зоны, с целью защиты используемого водоносного пласта от поступлений всевозможных загрязнений с поверхности

Третий пояс – зона наблюдений.  Рассчитывается исходя из условий того, что химическое загрязнение по времени не должно достичь водозабора в течение всего срока эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Заключение 

 

  В рамках проекта была определенна средняя суточная потребность  в  воде  для города,  имеющего  две зоны  жилой застройки и два предприятия, и составляет Q_з.п. =  11135,28м³/сут.

   В качестве  источника  водоснабжения будут   использованы  подземные воды. Забор будет осуществляться с помощью  вертикальных совершенных   водозаборных скважин, количество которых определено по расчетам и равно 6, глубиной 15,5 м. Дебит одной скважины  составляет 1855,88  м³/сут.