Окончательные расчетные схемы на все случаи работы сети приведены на рисунках 11,12,13.

Рисунок 11 - Окончательная расчетная схема сети на час максимального водопотребления

Рисунок 12 - Окончательная расчетная схема сети на час минимального водопотребления

Рисунок 13 - Окончательная расчетная схема сети на максимальный часовой расход с одновременной подачей воды на пожаротушение

1. Обработка результатов гидравлического расчета

По результатам гидравлического расчета на час максимального водопотребления определяется высота водонапорной башни, требуемые напоры насосов НС – 2 и напоры в узлах водопроводной сети.

Для одноэтажной застройки свободный напор, м, определяется по формуле

(6.5)

Отметка дна бака определяется по формуле

(6.6)

где Z_А – отметка земли в диктующей точке (узел IV), 14,000 м;

Σh_ВБ-А – сумма потерь напора по результатам гидравлического расчета на час максимального водопотребления от башни до диктующей точки А.

Таблица 9 - Расчет напорных водоводов НС-2

Длина, м	Расход, л/с	Тип труб	Диаметр, мм	Скорость, м/с	i*1000	Потери, м
421,6	17,49	чугунные	150	0,96	11,7	4,93
421,6	7,62	чугунные	150	0,42	2,6	1,10
421,6	24,99	чугунные	150	1,37	23,2	9,78

Высота ствола башни, м, определяется по формуле

, (6.7)

где - отметка земли в точке размещения водонапорной башни, 24,000.

Высота ствола башни

Объем бака определяется по формуле

, (6.8)

где W_р - регулирующий объем;

W_пож - пожарный запас, обеспечивающий десяти минутную продолжительность тушения одного наружного и одного внутреннего пожаров:

, (6.9)

где q_пож.вни q_{пож.нар}– расходы воды на тушение одного наружного и одного внутреннего пожаров.

В связи с отсутствием данных о наличии в здании внутренних систем пожаротушения соответствующий расход не учитывается.

По формулам (6.10) и (6.11) назначаются конструктивные размеры бака.

Диаметр бака

(6.10)

Высота бака

(6.11)

7 Научно – исследовательный раздел. Деманганация подземных вод.

1. Теоретические сведения

Проблема обеспечения населения Дальнего Востока доброкачественной питьевой водой в последние годы приобрела особую актуальность, в связи с чрезмерным загрязнением водных объектов. В особенности это относится к поверхностным видеоисточникам, доля потребления которых в качестве питьевой воды составляет около 70%.Для обеспечения населения чистой водой принято использование подземных вод для питьевых целей, но в большинстве проб воды наблюдается присутствие широкого спектра тяжелых металлов, а для некоторых из них концентрации значительно превышают нормы ПДК. Марганец широко распространен в подземных водах Дальнего Востока, так как он присутствует преимущественно в скальных породах и почве. В естественных водах марганец встречается в виде: гидрокарбоната марганца, хлорида марганца и сульфата марганца.

Российские санитарные нормы[6] ограничивают уровень предельно допустимого содержания марганца в воде хозяйственно-питьевого назначения значением 0,1 мг/л. В свою очередь Американское Управление по охране окружающей среды ограничивает концентрацию марганца в воде до 0,05 мг/л.

Марганец является необходимым элементом для растений и животных, ежедневная доза потребления для людей составляет 4 мг. Меньше чем два процента суточной потребности присутствует в питьевой воде. Дефицит марганца может привести к уменьшенным ферментативным реакциям в метаболизме углеводов. Токсичность марганца может вызвать нейроповеденческие изменения.

Учитывая сведения о неблагоприятном действии марганца, поступающего в организм с питьевой водой даже в сравнительно малых дозах, необходимо при подготовке специально проводить деманганацию воды. В организме человека марганца содержится до 0,0004%. При увеличении содержания марганца в организме он вызывает токсичное действие. Оно связано с поражением центральной нервной системы, где марганец вызывает органические изменения, в тяжелых случаях – паркинсонизм.На сегодняшний день существует большое количество методик по удалению марганца из воды.

Были выбраны следующие методы:

1)Физико-химический метод, основанный на окислении Mn(II)

2) Динамическая сорбция

1. Цель работы

Цель работы – проверить эффективность удаления марганца из подземных вод методом окисления его с помощью: перманганата калия (2мг/л), перекиси водорода (2мг/л), а также аэрации с подщелачиванием.

1. Место и объекты исследования

Исследования проводились на территории поселка Дормидонтовка. Забор воды для исследования производился из скважины глубиной 75 метра.

1. Физико-химические методы деманганации.

Были выбраны следующие методы:

• Окисление с помощью перманганата калия

• Окисление с помощью перекиси водорода

• Аэрация с подщелачиванием

1. Окисление с помощью перманганата калия

Очень важным аспектом применения перманганата калия для очистки воды от марганца является образование дисперсного осадка оксида марганца MnO₂, который, имея большую удельную поверхность порядка 300 м²/г, является эффективным сорбентом. При обработке воды перманганатом калия снижение привкусов и запахов происходит также вследствие частичной сорбции органических соединений, образующихся мелкодисперсным хлопьевидным осадком гидроксида марганца. Таким образом, применение перманганата калия дает возможность удалить из воды, как марганец, так и железо независимо от форм их содержания в воде. В водах с повышенным содержанием органических веществ железо и марганец образуют устойчивые органические соединения (комплексы), медленно и трудно удаляемые при обычной обработке хлором и коагулянтом. Применение перманганата калия, сильного окислителя, позволяет разрушить эти комплексы с дальнейшим окислением ионов марганца (II) и железа (II) и коагуляцией продуктов окисления. Кроме того, коллоидные частицы гидроксида марганца Mn(OH)₄ в интервале рН = 5 - 11 имеют заряд, противоположный зарядам коллоидов коагулянтов Fe(OH)₃ и Al(OH)₃, поэтому добавление перманганата калия в воду интенсифицирует процесс коагуляции.

На удаление 1 мг Mn(II) расходуется 1,88 мг. KMnO₄.

Однако существуют и недостатки метода. В ходе очистки воды от марганца перманганатом калия марганец выпадает в виде черных хлопьев, для укрупнения которых используют слабые кислоты, например, кремниевую.

Таким образом, перманганат калия, оказывая совокупное действие как окислителя, сорбента и вспомогательного средства коагуляции, является высокоэффективным реагентом для очистки воды от целого ряда загрязнений, в том числе и от марганца.

1. Окисление с помощью перекиси водорода

В кислой среде перекись водорода играет роль восстановителя и окисляется перманганатом калия до свободного кислорода. Степень окисления марганца изменяется от +7 до +2.

1. Аэрация с подщелачиванием

Удаление марганца аэрацией с подщелачиванием воды применяют при одновременном присутствии в ней марганца и железа. При аэрации воды удаляется часть диоксида углерода и происходит ее насыщение кислородом воздуха. Метод применим при окисляемости исходной воды до 9,5 мг/л. Эта технология позволяет успешно обеспечивать деманганацию, обезжелезивание и дегазацию воды. Необходимое условие данного метода — присутствие в ней двухвалентного железа, которое при окислении растворенным кислородом образует гидроксид железа, адсорбирующий на поверхности двухвалентный марганец и каталитически влияющий на его окисление. Процесс успешно протекает при рН аэрированной воды ниже 8,5.

1. Динамическая сорбция

Динамическая сорбция позволяет более полно использовать емкость сорбента. Это следует из характера работы фильтрующей загрузки. По мере прохождения очищаемой жидкости через загрузку концентрации вещества в ней снижается благодаря поглощению его сорбентом и на выходе из фильтра составляет весьма небольшую величину, нередко мало отличающуюся от нуля в течении длительного времени. По прошествии некоторого времени сначала первый слой, а затем и последующие слои загрузки перестают извлекать из воды загрязняющее вещество. При этом концентрация вещества в фильтрате, выходящем из этих слоев, будет равна первоначальному содержанию его в поступающей на фильтре воде С_0. Динамическая сорбция имеет и такие эксплуатационные преимущества, как возможность автоматизации работы сорбционной установки.

1. Методика определения концентрации марганца в воде.

Определение концентрации марганца в пробе воды проводится на спектрофотометре DR 2800 по прилагаемой к прибору методике с использованием реагентов фирмы HACH (методика ПАН).

Метод ПАН - очень чувствительная и быстрая процедура по обнаружению низких концентраций марганца (в диапазоне от 0,006 до 0,700 мг/л). Реактив аскорбиновой кислоты используется первоначально, чтобы уменьшить все окисленные формы марганца Mn²⁺. Реактив щелочного цианида добавляется, чтобы замаскировать любой потенциал вмешательства. Индикатор ПАН добавляется с целью объединения с Mn²⁺, чтобы сформировать оранжевый комплекс. Измерения проводятся при длине волны 560 нм.

Необходимые для проведения анализа приборы и материалы: