Системы и схемы водоснабжения населенных мест. Наружные канализационные сети и сооружения

«ВОДОСНАБЖЕНИЕ И ВОДООТВЕДЕНИЕ» КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ МОСКВА – 2011 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1. Рекомендуемая литература Основная литература 1. Журба М.Г., Соколов Л.И., Говорова Ж.М. Водоснабжение: Проектирование систем и сооружений. Учебник. - М.: АСВ, 2008. Дополнительная литература 1. Дикаревский В.С. Водоснабжение и водоотведение на железнодорожномтранспорте. – М: Транспорт ,1999. 2. Пальгунов П.П., Исаев В.Н. Санитарно – технические устройства и газоснабжение зданий. - М: Стройиздат, 1991. 3. Федоров Н.Ф. Канализационные сети. Примеры расчета – М: Стройиздат, 1985 4. Береза А.И., Коробов Ю.И. Водоснабжение на железнодорожном транспорте. – М: Транспорт, 1991. 5. Калицун В.И., Кедров В.С., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация. Учебник для ВУЗов. – М: Стройиздат, 2000. Справочно-информационная литература 1. СНиП 2.04.02.-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985 2. СНиП 2.04.03–85. Канализация. Наружные сети и сооружения. Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1986. 3. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно–технические устройства. Часть 2. Водопровод и канализация. – М.: Стройиздат, 1990. 4. Большаков В.А., Константинов Ю. М. и др. Справочник по гидравлике. - Киев: Вища школа, 1977. 5. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбестоцементных труб. - М., 1994. 6. Журнал. Водоснабжение и санитарная техника. 7. Журнал. Вода и экология: Проблемы и решения. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Системы и схемы водоснабжения населенных мест 1.1. Основные элементы системы водоснабжения населенных мест 1.2. Использование элементов системы водоснабжения населенных мест для железнодорожного водоснабжения 1.3. Требования к качеству питьевой воды 2. Внутренние водопровод и канализация зданий и сооружений 2.1. Внутренний водопровод зданий и сооружений 2.2. Внутренняя канализация жилых и общественных зданий 3. Наружные канализационные сети и сооружения 3.1. Характеристика сточных вод 3.2. Системы водоотведения (канализации) 3.3. Наружная канализационная сеть 3.3.1. Схемы наружной канализационной сети 3.3.2. Основы расчета наружной канализационной сети 3.3.3. Элементы наружной канализационной сети 4. Сооружения для обработки сточных вод 4.1. Методы и сооружения для обработки сточных вод 4.2. Станции обработки сточных вод ЗАКЛЮЧЕНИЕ ВВЕЛЕНИЕ 1.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ В этом курсе рассматривается устройство и основы эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения на железнодорожном транспорте, даются сведения о потребителях воды в зданиях; теоретическая и практическая основы проектирования и монтажа внутренних водопроводов, канализации зданий и сооружений. Цель преподавания дисциплины: ознакомить студентов с устройством и эксплуатацией централизованного и нецентрализованного водоснабжения железнодорожных объектов и способами отведения от них различных видов сточных вод; научить их простейшим технико-экономическим расчетам систем наружного и внутреннего водоснабжения и водоотведения. Изучение дисциплины должно базироваться на знании таких дисциплин, как гидравлика, инженерная геология и гидрология, строительные материалы, химия воды и микробиология и ряда общетехнических дисциплин. 1.2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Изучив дисциплину, студент должен: Иметь представление: об устройстве различных систем водоснабжения и водоотведения. Знать и уметь использовать: устройство и принцип работы систем водоснабжения и водоотведения, внутренних водопровода и канализации жилых и общественных зданий; конструкции основных элементов, гидравлическую зависимость между отдельными эле­ментами; основы эксплуатации сооружений; требования к качеству воды, подаваемой потребителям и сбрасываемой после использования в водоемы; основные способы обработки природной воды и очистки сточных вод; методы расчета инженерных сетей и оборудования; основы проектирования систем; принципы монтажа и эксплуатации. Иметь опыт: определения расходов воды; расчета сети водоснабжения и водоотведения; выбирать инженер­ные системы для проектируемого здания; рассчитывать инженерные сети и подбирать оборудование. 1.3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ Вид учебной работы Всего часов Общая трудоемкость дисциплины 60 Аудиторные занятия: 8 Лекции 4 Лабораторные занятия 4 Самостоятельная работа 52 Контрольные работы 1 Вид итогового контроля: Дифференцированный зачет 1 1.4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 1.4.1. Разделы дисциплины и виды занятий № п/п Раздел дисциплины Лекции, час Лабораторный практикум, час Введение. 1 Раздел 1. Водоснабжение 2 4 2 Раздел 2. Водоотведение. 2 Заключение. 1. СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ 1.1. Основные элементы системы водоснабжения населенных мест Под системой водоснабжения населенного места понимают комплекс инженерных сооружений, расположенных в определенном технологическом порядке по ходу подачи (течению) воды и предназначенных для обеспечения потребителей необходимым количеством воды требуемого качества. В общем случае система водоснабжения населенного места включает:  сооружения для забора воды из источника (водозаборы, водоприемники);  насосную станцию первого подъема для подачи воды в водопроводную сеть;  сооружения обработки воды (водоочистные сооружения);  резервуары для хранения запасов воды;  насосную станцию второго подъема для подачи воды в водопроводную сеть;  сооружения для регулирования и поддержания требуемых расходов и напоров в водопроводной сети (водонапорная башня насосно-пневматическая установка, нагорный резервуар);  водоводы, наружную и внутреннюю водопроводные сети для транспортировки и распределения воды потребителям. Системы водоснабжения населенных пунктов базируются, как правило, на оборудованных водозаборных сооружениях (скважинах, каптированных родниках, кяризах, а иногда и колодцах) и могут быть классифицированы по ряду признаков. По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения населенных пунктов бывают коммунального, промышленного, сельскохозяйственного, железнодорожного, аэродромного водоснабжения и полевого водообеспечения. По целевому назначению различают: – хозяйственно-питьевые (хозяйственные) системы водоснабжения, подающие воду для хозяйственных, санитарно-гигиенических и питьевых нужд; – производственные (технические) системы водоснабжения для обеспечения технологических процессов производств, работы агрегатов и оборудования; – противопожарные системы водоснабжения для обеспечения тушения возникающих пожаров. В зависимости от размеров населенных мест, а также количества потребляемой ими воды, системы водоснабжения могут быть объединенными или раздельными. В населенных пунктах, где расходы воды невелики, по экономическим соображениям, как правило, устраиваются объединенные системы хозяйственного, технического и противопожарного водоснабжения. Взаимное расположение и увязка водопроводных сооружений образуют схему системы водоснабжения или водопровода. Существенное влияние на выбор схемы системы водоснабжения оказывает вид источника воды. По этому признаку системы водоснабжения населенных пунктов подразделяются на системы с поверхностным и подземным источником. В системе водоснабжения, базирующейся на поверхностном источнике (рис. 1), первым по ходу движения воды устройством является водозабор (водоприемник), который обеспечивает надежный забор из источника требуемого количества воды. Далее вода насосами станции первого подъема подается на очистные сооружения. На очистных сооружениях осуществляется обработка воды с доведением ее до требуемого качества. Из очистных сооружений вода, как правило, самотеком поступает в резервуары чистой воды, которые обеспечивают ее хранение, а также позволяют регулировать режимы ее дальнейшего продвижения по сети и забор насосной станцией второго подъема. Часто в этих же резервуарах хранятся и противопожарные запасы воды. Насосная станция второго подъема забирает воду из резервуаров и подает ее по водопроводной сети к потребителям и в водонапорную башню (пневматическую установку). Водонапорная башня (нагорный резервуар, пневматическая установка) служит для регулирования работы насосной станции второго подъема с учетом неравномерности разбора воды потребите­лями. Водонапорная башня устраивается в случае необходимости иметь значительные регулирующие запасы воды и при отсутствии больших возвышений на местности. При наличии на местности в пределах территории военного городка возвышенности с отметкой больше, чем требуемый напор в сети, целесообразно вместо водонапорной башни устраивать нагорный резервуар. Если требуется небольшой регулирующий запас воды (до 5...7 м3), то для регулирования работы насосной станции второго подъема используется пневматическая установка. Транспортирование воды от насосной станции второго подъема до водопроводной сети объекта и водонапорной башни осуществляется по водопроводу. Водопровод по условиям надежности прокладывается не менее чем в две линии (водоводы). На водоводе большой протяженности могут устраиваться перемычки с камерами переключения, обеспечивающие до 70 % расчетного количества воды на хозяйственно-питьевые нужды при отключении поврежденного участка на одном из водоводов. Расстояние между линиями водоводов не должно допускать размыва параллельной линии при аварии, а также повреждения обеих линий одним взрывом расчетного боеприпаса. Основными недостатками системы водоснабжения с поверхностным источником воды являются: – повышенная строительная и эксплуатационная стоимость ввиду большого количества инженерных сооружений; – уязвимость при воздействии средств разрушения; – необходимость проведения мероприятий по защите отдельных элементов; – возможность заражения источника воды при применении оружия массового поражения. Рис.1. Схема системы водоснабжения с поверхностным источником воды 1 – источник воды; 2 – водоприемник; 3 – насосная станция первого подъема; 4 – очистные сооружения; 5 – резервуары чистой воды; 6 – насосная станция второго подъема; 7 – водонапорная башня Рис. 2. Схема системы водоснабжения с подземным источником воды 1 – водозаборная скважина; 2 – насосная станция первого подъема; 3 – резервуары чистой воды; 4 – насосная станция второго подъема; 5 – водонапорная башня Этих недостатков, как правило, лишена система водоснабжения населенного пункта, базирующаяся на подземном источнике (рис. 2). Схема водоснабжения с подземным источником воды значительно проще и, если качество воды в источнике отвечает предъявляемым требованиям, может не включать очистных сооружений. В эту схему входят: подземный источник воды (скважина, шахтный колодец и т.п.), насосная станция первого подъема, резервуары для запасов воды, насосная станция второго подъема, водонапорная башня (нагорный резервуар, пневматическая установка), водоводы и водопроводная сеть. Насосы первого и второго подъемов могут размещаться в разных или в одном помещении (совмещенная насосная станция). В отдельных случаях в небольших военных городках схема водопровода с подземным источником воды может быть еще более упрощена. Вода из источника может подаваться непосредственно в водонапорную башню (нагорный резервуар, пневматическую установку) и через разводящую водопроводную сеть – к потребителям. Если качество подземной воды не удовлетворяет требованиям потребителей, схема системы водоснабжения дополняется устройством очистных сооружений или установок для обработки воды. По сравнению с водопроводом, базирующимся на поверхностном источнике воды, система водоснабжения с подземным источником обладает рядом достоинств, а именно: – повышенной надежностью, ввиду рассредоточения и, соответственно, большей защищенности водозаборных сооружений (скважин, шахтных колодцев и т.п.); – возможностью дублирования основного источника воды, так как водозаборные скважины или группы скважин могут быть устроены с эксплуатацией различных водоносных пластов; – меньшей вероятностью заражения источника воды в условиях разрушения потенциально-опасных объектов; – меньшей строительной и эксплуатационной стоимостью (при отсутствии сооружений для обработки воды); – возможностью сокращения строительных площадей путем объединения в одном здании нескольких элементов, например, скважины и насосной станции второго подъема. В схеме системы водоснабжения с подземным источником воды можно обойтись и без водонапорной башни, в этом случае подача воды в водопроводную сеть будет регулироваться путем включения в работу различного количества насосов насосной станции второго подъема. В отдельных случаях могут устраиваться смешанные системы с поверхностными и подземными источниками воды. При этом работа системы с подземным источником, как правило, предусматривается только на военное время. По способу подачи воды системы водоснабжения могут быть напорными и самотечными. Все выше рассмотренные системы являются напорными: вода в них подается насосами с необходимым напором. Если источник воды находится выше объекта (потребителя) с превышением, достаточным для создания необходимого напора в водопроводной сети, применяется самотечная схема водоснабжения (рис.3). Рис. 3. Схема самотечного водопровода 1 – источник воды (родник); 2 – каптажное сооружение; 3 – нагорный (разгрузочный) резервуар; 4 – водопроводная сеть Из источника воды (родника) вода подается в водопроводную сеть через нагорный резервуар, который выполняет одновременно функции резервуара чистой воды и регулирующей емкости. Здесь же, при необходимости, может проводиться хлорирование воды. Если напор в сети слишком большой, то его снижают при помощи разгрузочных колодцев. Достоинствами схемы самотечного водопровода являются простота устройства и, в связи с этим, невысокая строительная стоимость, а также простота и дешевизна эксплуатации. НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ Водопроводные насосные станции представляют собой сооружения с комплексом насосньх агрегатов, аппаратуры для управления насосными агрегатами и приборов контроля за их работой, трубопроводов с запорно-регулирующей арматурой, устройств системы энергоснабжения. Они классифицируются: – по месту в схеме водопровода – насосные станции первого и второго подъемов; – по назначению – насосные станции хозяйственно-питьевого, технического (производственного, технологического) и противопожарного водоснабжения; – по условиям подъема вода из источника и расположению оборудования относительно поверхности земли – наземные, заглубленные и глубокие (шахтного типа); – по условиям защиты – незащищенные и защищенные. Как отмечалось выше, насосные станции первого подъема устраиваются для подачи воды из водозаборов на очистные сооружения, а если вода не требует обработки – в резервуары чистой воды или непосредственно в водопроводную сеть. Насосные станции второго подъема подают воду из резервуаров чистой воды потребителям. Их производительность и режим работы зависит от суточного расхода воды потребителями и графика водопотребления. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВОДЫ Водоочистные сооружения представляют собой комплекс расположенных в определенной технологической последовательности отстойников, осветлителей (фильтров) и других устройств (установок) на которых осуществляется улучшение качественных показателей природной воды. Состав и компоновка водоочистных сооружений, а также их конструктивное исполнение могут быть различными. Обработка хозяйственно-питьевой воды, не содержащей отравляющих и радиоактивных веществ, производится с помощью устройств или сооружений (установок), в которых осуществляются технологические процессы ее осветления и обеззараживания. Комплекс этих процессов и их взаимодействие представляет собой технологическую схему обработки воды. По числу этапов осветления технологические схемы могут быть одноступенчатыми и двухступенчатыми. Сами же сооружения для обработки воды бывают самотечными (открытыми) или напорными. Самотечные (открытые) технологические схемы (рис. 4) работают при атмосферном давлении. В них вода насосами первого подъема подается в первое по ходу движения воды устройство, а дальше двигается самотеком вследствие разности уровней в них. В самотечных технологических схемах регулирование и контроль за процессами обработки воды, а также за работой всех элементов легко осуществимы, все сооружения устраиваются из более дешевых строительных материалов. При этом имеет место большой строительный объем, значительная высота сооружений, сложность конструктивного сочетания элементов системы, необходимость наличия насосной станции второго подъема. Напорные сооружения характеризуются тем, что вода двигается в них под давлением. По числу этапов осветления напорные схемы могут также одноступенчатые и двухступенчатые (рис. 5). В одноступенчатых схемах осветление воды происходит в результате только фильтрации. Из фильтров вода выходит с остаточным давлением и может подаваться в водонапорную башню или резервуары чистой воды. Рис. 4. Самотечная технологическая схема а – одноступенчатая; б – двухступенчатая 1 – осветлитель; 2 – установка обеззараживания воды; 3 – резервуар чистой воды; 4 – насос (насосная станция) второго подъема; 5 – смеситель; 6 – фильтр Взаимное расположение сооружений в пределах расчетного напора не имеет значения. Напорные сооружения и установки требуют меньшей площади, высота сооружений в сравнении с самотечными значительно меньше. Основными недостатками напорных технологических схем являются: – трудность контроля и регулирования технологических процессов; – необходимость применения металлических конструкций, рассчитанных на значительное внутреннее давление; – загрязнение фильтров происходит быстрее вследствие задержки механических примесей только фильтрами, поэтому применение одноступенчатых технологических схем ограничено невысокой мутностью исходной воды. Напорные технологические схемы применяются в водоочистных установках, системах водоснабжения отдельных объектов, на небольших водопроводах военных городков, аэродромах. Рис. 5. Напорная технологическая схема а – одноступенчатая: б – двухступенчатая 1 – резервуар; 2 – насос; 3 – фильтр; 4 – дехлоратор В напорной двухступенчатой технологической схеме применяются напорные элементы предварительного осветления воды (осветитель) с последующей ее фильтрацией в напорных фильтрах. Этой схеме свойственны достоинства напорной одноступенчатой, однако, она может применяться и при более высокой мутности воды источника. Работа фильтра протекает при определенном напоре, полная величина которого складывается из напоров, необходимых для преодоления сопротивления в фильтрующем слое, дренажном устройстве и в отводящей фильтрованную воду (фильтрат) системе. Потери напора выражаются в метрах водяного столба и зависят от: скорости фильтрации; размеров зерен и пористости фильтрующей среды; толщины слоя фильтрующей среды; степени загрязнения фильтрующей среды взвесями; температуры воды и других факторов. Во время работы фильтра потери напора возрастают. Рис. 6. Медленный фильтр 1 – распределительные желоба; 2 – биологическая пленка; 3 – песок; 4 – гравий; 5 – дренаж Полный напор на фильтре создается разностью уровней воды на фильтре и в резервуаре чистой воды. В зависимости от величины скорости фильтрации фильтры делятся на медленные и скорые. Медленные фильтры (рис. 6) относятся к самотечным и применяются без предварительного коагулирования исходной воды. В качестве фильтрующей среды в таких фильтрах применяется песок в два слоя: верхний высотой 1,2 м с диаметром зерен 0,3…1 мм и нижний высотой 0,5 м с диаметром зерен 1…2 мм. Песок поддерживается гравием или щебнем в 4 слоя с диаметром (сверху вниз) от 2 до 32 мм и общей высотой 0,45 м. Общая высота загрузки составляет 1,7 м. Могут устраиваться фильтры без слоя гравия, который в этом случае заменяется пористым бетоном. Медленные фильтры в зависимости от мутности воды работают со скоростью фильтрации от 0,1 до 0,2 м/час. При фильтрации воды на поверхности фильтра отлагается слой осадка – фильтрующая пленка с малыми порами, состоящая из частиц взвесей, задерживаемых фильтром, и различных микроорганизмов. Малая скорость фильтрации способствует лучшему задержанию механических взвесей (мутность в фильтрате не превышает 0,1…1 мг/л), а хорошие условия аэрации способствуют физико-химическим и биологическим процессам, вследствие чего достигается высокая степень удаления из воды бактерий (95-99 %), а титр кишечной палочки в фильтрате достигает 100 и более. Весь процесс осветления воды протекает в незначительном верхнем слое песка. Для работы фильтра необходим слой воды над поверхностью песка, равный 1,5 м. Фильтры дают должный эффект только после созревания фильтрующей пленки, которое длится в течение 1-2 суток. Без очистки фильтры работают в течение 1-2 месяцев, после чего 1-2 см верхнего слоя песка заменяется. Фильтры такого типа применяются при мутности исходной воды не более 50 мг/л. Конструктивно фильтр представляет собой прямоугольный бе­тонный или кирпичный резервуар. В фильтрах площадью до 10-15 м2 дренаж для отведения фильтрата не устраивается, а вода отводится по лотку в днище. В фильтрах с большей площадью вода отводится через дренажное устройство из дырчатых труб, кирпичей и др. Медленные фильтры не требуют для своего обслуживания повседневно работающего персонала, технология их работы проста, они могут автоматизироваться с помощью простейших регуляторов скорости фильтрации, реагентное хозяйство не требуется. Скорые самотечные фильтры (рис. 7) работают с предварительным коагулированием и отстаиванием воды и служат для удаления взвесей, не задержанных в отстойниках (осветлителях). Фильтрующей средой в таком фильтре служит кварцевый песок или дробленый антрацит с диаметром зерен от 0,5…1,2 до 0,9…1,8 мм и с коэффициентом неоднородности от 1,5…1,7 до 2,2. Толщина слоя песка (дробленого антрацита) принимается в зависимости от диаметра его зерен и может составлять от 0,7 до 2 м. Песок покоится на поддерживающем слое гравия или щебня, предназначенном предотвращать вымывание песка при фильтрации, способствовать равномерной фильтрации по всей площади фильтра и равномерному распределению воды при промывке. Поддерживающий слой составляется из нескольких (до 5) слоев. Размеры зерен каждого вышележащего слоя в 1,5-2 раза меньше зерен нижележащего слоя. Общая толщина поддерживающего слоя составляет 0,6-0,7 м. Рис. 7. Скорый самотечный фильтр 1 – труба для подачи воды из отстойника (осветлителя); 2 – промывные желоба; 3 – трубчатый дренаж; 4 – песок; 5 – гравий; При фильтрации взвеси частично задерживаются на поверхности фильтра, образуя фильтрующую пленку с малыми размерами пор, а главным образом в его толще. Количество взвесей, задерживаемое порами фильтрующей среды, характеризуют грязеемкость фильтра. В начале фильтрования в течение 5-10 минут фильтрат может еще содержать больше взвесей, чем допускается нормами, поэтому отводится в канализацию. С течением времени толщина и плотность фильтрующей пленки увеличивается, поры фильтрующей среды заполняются, гидравлические сопротивления фильтра (потери напора) увеличиваются. Чем выше скорость фильтрации и мутность поступающей на фильтр воды, тем быстрее он загрязняется. При достижении предельного загрязнения и предельной величины потерь напора фильтр очищается (регенерируется) промывкой его потоком воды снизу вверх. Расчетный напор для работы фильтра принимается равным 3 м. Период, включающий время на работу фильтра до промывки и на промывку, называется фильтроциклом; в зависимости от режима работы фильтра, качества вода и степени предварительного ее осветления фильтроцикл составляет от 6 до 24 часов и более. Наиболее эффективна работа фильтра при постоянной производительности и скорости фильтрации, что обеспечивается специальными регуляторами. Скорые фильтры работают со скоростью фильтрации 6-10 м/ч; при форсированном режиме она повышается до 7,5-12 м/ч. Ниже поддерживающего слоя располагается дренажная система, служащая для равномерного отведения воды с фильтра и для равномерного распределения промывной воды по всей площади фильтра при его промывке. Более всего распространен трубчатый дренаж большого сопротивления, представляющий собой систему труб с направленными вниз отверстиями, размеры которых определяются гидравлическими расчетами. Для дренажа применяются металлические или пластмассовые трубы; последние более устойчивы против коррозии. Существуют и другие виды дренажа, в том числе и такие, при которых не требуется поддерживающий слой гравия. На фильтры вода поступает через промывные желоба, обеспечивающие равномерность распределения воды по всей площади фильтра и ее отведения при промывке. При промывке фильтра промывная вода поступает в дренажную систему, проходит через поддерживающий и фильтрующий слои, переливается через края промывных желобов и отводится в сток. При этом зерна фильтрующего слоя приходят во взвешенное состояние – происходит его расширение. Взвеси, заполнившие поры, и фильтрующая пленка уносятся водой с фильтра. Эффект промывки достигается, если промывная вода проходит через фильтр с определенной интенсивностью, т.е. количеством воды (л/с), приходящемся на 1 м2 площади фильтра. Расчетная интенсивность промывки должна обеспечивать расширение фильтрующего слоя в зависимости от диаметра зерен, равное 25-45 % его толщины. Практическая величина интенсивности промывки лежит в пределах 12-18 л/с на м2, длительность промывки составляет 5-6 минут. В фильтрах с дробленым антрацитом интенсивность и длительность промывки уменьшается примерно в два раза. Превышение промывных желобов над поверхностью фильтрующего слоя принимается с таким расчетом, чтобы поверхность находящегося в состоянии расширения песка (дробленого антрацита) не достигала их верхних кромок. Фильтры промываются очищенной водой, она подается в дренажную систему промывными насосами от напорной линии насосов второго подъема или из напорных баков. Потери напора при промывке определяются в дренажной системе гидравлическими расчетами, а в фильтрующем слое – опытным путем или принимаются равными высоте общего слоя песка и гравия. Скорые самотечные фильтры могут применяться во всех системах водоснабжения военных объектов при любой мутности воды в источнике и на станциях любой производительности. Двухслойные скорые фильтры конструктивно отличаются от предыдущих фильтров характером и величиной фильтрующего слоя. Фильтр состоит из верхнего слоя дробленого антрацита с размером зерен 1,1 мм и нижнего слоя песка с размерами зерен 0,8 мм; высота каждого слоя 0,4-0,5 м. Общая высота фильтра меньше высоты предыдущего фильтра. Двухслойный фильтр работает со скоростью фильтрации около 10 м/ч, а при форсированном режиме – до 12 м/час. Интенсивность промывки принимается равной 13-15 л/с на м2 при ее длительности 6-7 мин. Достоинством таких фильтров является более высокая их производительность; межпромывочный период более длительный и составляет 24 и даже 48 часов вследствие повышенной грязеемкости слоя антрацита. Общий расход воды на промывку ниже, чем в однослойных фильтрах благодаря более длительному межпромывочному периоду. Недостатком является несколько повышенная стоимость фильтрующего слоя вследствие более высокой стоимости дробленого антрацита. Контактные осветители (рис. 8) представляют собой фильтры с движением потока воды снизу вверх. Фильтрующей средой в таких фильтрах служит гравий с диаметром зерен (снизу вверх) 32-2 мм, общим слоем около 35 см, поверх которого лежит слой кварцевого песка толщиной 200 см с размером зерен 0,5-2 мм. Слой гравия покоится на распределительной трубчатой системе, по которой поступает осветленная вода; по этой же системе подается вода на промывку фильтра. Рис. 8. Контактный осветлитель 1 – подводящая (промывная труба); 2 – распределительная система труб; 3 – гравий; 4 – песок; 5 – желоба Желоба служат для отведения осветленной воды при ее очистке, а также грязной промывной воды при промывках фильтра. Перед поступлением в контактный осветлитель вода насосом первого подъема подается во входную камеру, где происходит выделение из воды воздуха и механических примесей. Из входной камеры вода поступает в осветлитель самотеком. На участке между входной камерой и осветлителем в воду вводится раствор коагулянта. При движении воды через фильтрующий слой происходит коагуляция при контакте коагулянта и других коллоидных растворов воды на поверхности зерен фильтрующей среды (контактная коагуляция). Процесс протекает быстрее, чем в камерах хлопьеобразования. Взвеси отлагаются в порах фильтрующего слоя и на поверхности его зерен, а вода осветляется. Расчетная скорость фильтрации принимается в пределах 5 м/ч, межпромывочный период составляет не менее 8 часов. Промывка длительностью 7-8 минут производится с интенсивностью 13-15 л/с на м2. Для промывки может применяться как очищенная, так и неочищенная вода (во втором случае мутность воды не должна превышать 10 мг/л). Потери напора при фильтрации и промывке контактных осветлителей определяются так же, как и при промывке фильтров. Контактные осветлители характеризуются небольшой общей высотой, при их применении не требуются отстойники, смесители, камера хлопьеобразования, протяженность подводящих коммуникаций незначительна. Однако применение контактных осветлителей ограничено величиной мутности обрабатываемой воды (не более 150 мг/л). Вследствие небольшой скорости фильтрации площадь контактных осветлителей больше, чем однослойных и двухслойных фильтров при той же производительности. Поэтому выбор типа и конструкции сооружений для обработки воды в каждом конкретном случае обосновывается технико-экономическим сравнением вариантов. РЕГУЛИРУЮЩИЕ И ЗАПАСНЫЕ ЕМКОСТИ (РЕЗЕРВУАРЫ) По назначению емкости (резервуары) разделяются на регулирующие и запасные. Регулирующие емкости выполняют роль аккумуляторов (накопителей) воды, обеспечивающих компенсацию несовпадения режимов подачи воды и ее разбора. Включение в систему водоснабжения регулирующих емкостей (резервуаров) повышает ее технико-экономическую эффективность. Так, резервуар между насосными станциями первого и второго подъемов, часто называемый резервуаром чистой воды, позволяет обеспечить равномерные режимы работы этих станций, а также станций обработки воды; резервуар между насосной станцией второго подъема и сетью исключает необходимость подачи насосами пиковых расходов в часы максимального водопотребления, что позволяет использовать насосы меньшей мощности, а также водоводы меньших диаметров. В запасных емкостях хранятся пожарные и технологические запасы воды, способствующие повышению надежности работы систем водоснабжения. Регулирующие и запасные емкости могут соединяться в одном, общем резервуаре. По способу раздачи воды потребителю резервуары разделяются на: – ненапорные, из которых вода забирается насосами; – напорные, обеспечивающие подачу воды потребителю с заданным напором. Напорные резервуары в свою очередь разделяются на: – нагорные резервуары, размещаемые на возвышенной, по отношению к потребителю воды, отметке местности; – водонапорные башни-резервуары, установленные на поддерживающей конструкции; – пневматические установки, напор в которых обеспечивается давлением сжатого воздуха. 1.2. Использование элементов системы водоснабжения населенных мест для железнодорожного водоснабжения Железнодорожные службы при выполнении задач, могут размещаться непосредственно в населенных пунктах или вблизи них. Учитывая этот фактор, можно полагать, что в этом случае обеспечение водой будет, в основном, базироваться на использовании существующих систем водоснабжения данных населенных мест. В зависимости от различных факторов (землетрясений, ураганов, других природных явлений, аварий на потенциально опасных объектах и т.д.) системы водоснабжения населенных мест могут находиться в следующих состояниях: 1. Система водоснабжения и ее элементы находятся в рабочем состоянии и продолжают функционировать в установленном режиме. 2. Система водоснабжения или отдельные ее элементы не могут функционировать в результате выхода из строя системы энергоснабжения. 3. Система водоснабжения не может функционировать вследствие повреждения или разрушения ее основных элементов (насосных станций, водозаборов, очистных сооружений, резервуаров). Состояние, в котором находится система водоснабжения населенного места и ее элементы, определяет характер и способы ее использования для забора воды при обеспечении войск. Если система водоснабжения населенного места функционирует в установленном режиме, то забор воды из системы (заполнение емкостей средств подвоза воды) может осуществляться: – непосредственно из водопроводной сети в заблаговременно предусмотренных и оборудованных водоразборными устройствами (кранами, гусаками) местах; – из пожарных гидрантов, расположенных в колодцах водопроводной сети вблизи зданий, или пожарных кранов, установленных в зданиях. Это возможно в том случае, когда противопожарный водопровод совмещен с хозяйственно-питьевым водопроводом и когда в противопожарном водопроводе используется вода питьевого качества; – из водоразборных кранов, расположенных в зданиях, или из спускных кранов, размешенных в колодцах на водопроводной сети и предназначенных для опорожнения участка водопроводной сети в случае аварии; – из напорного трубопровода насосной станции с использованием установленных на нем спускных или водоразборных кранов. При использовании пожарных гидрантов, пожарных, спускных и водоразборных кранов для подачи воды к месту заполнения тары (емкостей) потребуются пожарные рукава или шланги. Их общая длина (количество) определяется в ходе разведки (рекогносцировки) элементов системы водоснабжения населенного места и должна обеспечивать подвод воды от водоразборного устройства к месту заполнения тары, прибывшей за водой от подразделений и частей. При этом свободный напор истечения воды из рукавов (шлангов) должен быть в пределах 5...10 метров водяного столба. Если система водоснабжения населенного места и ее элементы не функционируют вследствие выхода из строя системы энергоснабжения, то забор питьевой воды может осуществляться из резервуаров чистой воды или из водопроводов, по которым вода подается в резервуары чистой воды или к потребителям (зданиям или объектам населенного пункта). Забор воды из резервуаров может осуществляться: – непосредственно через смотровые люки с использованием средств подъема воды (насосов или мотопомп типа М-600); – через спускные краны камеры переключения, расположенной между резервуарами чистой воды (при одном резервуаре – вблизи его), путем непосредственного присоединения к крану всасывающего рукава насоса или мотопомпы; – из спускного трубопровода резервуаров, путем устройства в месте излива воды приспособления (например, заглушки с отводом и спускным краном) для подсоединения всасывающего рукава насоса или рукава для заполнения тары самотеком или заполнения смотрового колодца с последующей откачкой воды из него насосами. Если водозабором системы водоснабжения населенного пункта служила водозаборная скважина, то при наличии автономного источника электроэнергии (передвижной электростанции мощностью не менее 4 кВт) есть возможность запустить в работу погружной насос в скважине и оборудовать временный полевой пункт водооснабжения. Кроме того источником воды для подразделений и частей может служить ее запас, содержащийся в напорных трубопроводах (водоводах). Количество воды, которое может находиться в 100 погонных метрах водовода, определяют расчетом. Ориентировочно эти значения можно принимать согласно таблице 1.2.1. Таблица 1.2.1. Объем воды в 100 п.м. трубопровода Диаметр трубопровода, мм Объем воды, м3 200 3 300 7 400 13 500 19,6 600 28,3 800 50,2 1020 81,7 1200 113 1500 177 Забор воды из трубопровода осуществляется через спускные колодцы путем подсоединения всасывающего рукава насоса к спускному крану в колодце или открытием спускного крана и заполнением колодца с последующим забором воды из него. Состояние системы водоснабжения населенного места, способ забора воды из нее и тип тары для подвоза воды потребителям определяют характер инженерного оборудования мест заполнения тары водой. В любом случае в этих местах требуется задействовать соответствующие силы и технические средства, обеспечивающие организованное и бесперебойное заполнение тары, прибывшей за водой, поддержание требуемого режима разбора воды и учета количества выдаваемой воды. 1.3. Требования к качеству питьевой воды Нормативные показатели качества воды устанавливаются Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), а для конкретных стран – государственным стандартом. В Российской Федерации технические и гигиенические требования и нормы качества воды, подаваемой централизованными водопроводами для хозяйственно-питьевых целей, установлены ГОСТ 2874-82 (96) «Вода питьевая». Отвечающая требованиям ГОСТа вода должна быть безопасной в эпидемиологическом отно­шении, безвредной по химическому составу и обладать высокими органолептическими качествами. Показатели качества воды подразделяются на следующие группы: физические (органолептические), химические (токсикологические) и микробиологические. К органолептическим показателям качества воды относятся: запах, вкус (привкус), цветность, мутность (прозрачность). Основными химическими показателями качества воды являются водо­родный показатель (рН), жесткость, сухой остаток. Микробиологические показатели качества воды оцениваются общим коли­чеством в ней микроорганизмов и количеством бактерий группы кишечных пало­чек. В числе случайных (непостоянных) обитателей в воде могут находиться патогенные (болезнетворные для человека) организмы, попадающие извне. К ним относятся микроорганизмы кишечной группы (холерный вибрион, бациллы брюш­ного тифа, паратифов, дизентерии), лептоспиры (возбудители инфекционной желтухи, водной лихорадки), возбудители туляремии, бруцеллеза, туберкулеза, вирусы (гепатит А, коксаки, полиомиелит, колиэнтерит, трахома). О загрязнении воды патогенными микроорганизмами судят (косвенно) по наличию в ней бактерии группы кишечной палочки (бактерии коли). Содержание их в воде сигнализирует о возможном заражении и распространении через воду дизентерии, брюшного тифа, холеры и других тяжелых заболеваний. В воде, используемой на хозяйственно-питьевые нужды, допускается наличие не более трех кишечных палочек в одном литре воды (коли-индекс не более 3). 2. ВНУТРЕННИЕ ВОДОПРОВОД И КАНАЛИЗАЦИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ 2.1. Внутренний водопровод зданий и сооружений Система водоснабжения зданий и сооружений (внутренний водопровод) зависит от системы водоснабжения объекта. Она присоединяется к наружному водопроводу или питается от местного водоисточника. По назначению внутренние водопроводы бывают хозяйственно-питьевыми, объединенными, противопожарными и техническими. Хозяйственно-питьевые водопроводы подают воду на нужды питьевые, гигиенические и хозяйственно-бытовые. Объединенные внутренние водопроводы подают воду на хозяйственно-питьевые и противопожарные, иногда и технические нужды, при этом вода должна быть питьевого качества. Технические водопроводы подают воду на технологические нужды и применяются при должном обосновании. Внутренние водопроводы различаются также по способу подачи воды к водозаборным точкам. Если в наружной сети имеется гарантированный свободный постоянный напор, обеспечивающий подачу воды в здании к наиболее высоко расположенной точке хозяйственного водоразбора, а также струю расчетной высоты и наиболее высоко расположенном пожарном кране, внутренний водопровод присоединяется непосредственно к наружному. Водопроводная сеть состоит из магистральных линий стояков и ответвлений к водоразборным точкам (подводок) и присоединяется к наружной сети вводами. Она оборудуется водоразборной, регулировочной, запорной, пожарной, контрольной и другой арматурой. Магистральные линии служат для подведения воды в здании по кратчайшему расстоянию до стояков. Водопроводные стояки предназначены для разветвления воды от магистрали по всем этажам здания и прокладываются в местах наибольшего разбора воды, которыми в жилых зданиях являются санитарные узлы; стояки устанавливаются по стенкам или в стеновых каналах. На каждом этаже, где имеются водозаборные точки к ним от стояков прокладываются ответвления (рис.9). Расход воды в зданиях и сооружениях определяется по принятой для данного объекта норме водопотребления на хозяйственно-питьевые и другие нужды. В жилых домах он зависит от того, оборудованы ли они ваннами, обеспечиваются ли горячей водой, есть ли мусоропроводы, как организована стирка белья, предусмотрено питание домашнее или в столовой и т. д. Обеспечение индивидуальных потребностей в воде переносится на водопроводы столовых, бань, прачечных, общественных зданий и т. п. Таким образом расчетный расход воды в зданиях (сооружениях) различен и определяется от дельно для групп зданий одного типа и назначений. Расход воды на внутреннее пожаротушение по норме 2,5 л/сек. При этом предусматривается тушение пожара одной струёй воды. При пожаротушении спринклерными устройствами пожарный расход применяется равным до 30 л/сек. Расход воды в специальных объектах применяется по специальным инструкциям. Напор в сети должен обеспечивать подачу воды ко всем водозаборным точкам здания с принятыми для них расходами. Минимальная его величина Нсв у ввода в здание определяется разностью его отметок. Нг наиболее высоко расположенной водозаборной точке (водозаборного крана, смывного бачка, водонапорного бака, и т.п. ) и поверхности земли у ввода в здания, суммой гидравлических сопротивлений в сети hтр и в водомере hв и величиной свободного напора Нпр санитарного прибора, необходимого для его работы. Потери напора в водомере зависят от его типа. Они не должны превышать в зависимости от типа водомера в системах хозяйственно-питьевых 1-2,5 м, в противопожарных 2,5-5 м. В трубах потери напора определяются гидравлическим расчетом. Постоянный свободный напор у водоразборных кранов и санитарных приборов в зависимости от их типа применяется от 2 до 7 м, а у производственных агрегатов определяется по технологическому заданию. Рис. 9. Системы внутренних водопроводов: а - с обеспеченным напором в наружной сети; б - с водонапорным баком; в -с пневматической установкой; 1 - ввод; 2 - водомерный узел; 3 - обводная линия; 4 - магистральный трубопровод; 5 - водопроводные стоянки; 6 - ответвления (подводки); 7 - поливочный кран; 8 - водонапорный бак; 9 -обратный клапан; 10 - насос; 11 - пневматический котел;12 - спускной кран. Постоянный свободный напор у внутренних пожарных кранов должен обеспечивать получение компактной струи высотой 6 м. Необходимый напор у пожарного крана применяется в зависимости от диаметра пожарного ствола (от 13 до 22 мм), диаметра крана (50 или 66 мм), длины рукава (применяется обычно 10 или 20 м) и определяется по таблице СНиП. Для пожарного крана диаметром 50 мм необходимый напор составляет от 9,2 до 20,2 м при длине не прорезиненного рукава 10 м и от 8,6 до 20,2 м при длине 20 м. В специальных объектах он применяется по специальным инструкциям, в зависимости от характера объекта. Гидростатическое давление в хозяйственно-питьевых водопроводах у санитарных приборов, а также водозаборных кранов не должно превышать 60 м. Диаметры труб хозяйственно-питьевого водопровода определяются по наибольшему секундному расходу. Расчетные расходы находятся по числу водозаборных кранов и санитарных приборов в здании и по расходу воды приборами. Поскольку расходы воды зависят от типа приборов, они приводятся к эквиваленту. За эквивалент принят расход водозаборного крана раковины составляющий 0,2 л/сек. Величина эквивалентов санитарных приборов применяется равной для: крана раковины - 1, умывальника - 0,33, смывного бачка - 0,5 , для душа в квартирах - 0,67, душа в казармах - 1, смесителя у ванны - 1-1,5, писсуара - 0,17, смывного крана унитаза - 6-7. Зная сумму эквивалентов, расчетные расходы в стояках и магистралях жилых зданий можно определить по формуле: , л/сек, (1) где: а - величина, зависящая от нормы водопотребления и равная 2,2 при норме до 100 л/чел.; 2,14 при норме 200 л/чел.; N - число санитарных приборов и водоразборных кранов, приведенное к эквиваленту в здании или на расчетном участке; k - коэффициент, зависящий от N и равный 0,002 - для N до 300. При необходимости определения величин а и к по другим данным они находятся в таблицах СНиП. Расчетные расходы на хозяйственно-питьевые потребности в штабах, детских яслях, поликлиниках, госпиталях, учебных корпусах определяются по формуле: , л/сек, (2) где: а - коэффициент, применяемый в зависимости от назначения зданий от 1,2 до 2,5; N - сумма эквивалентов. При сумме эквивалентов до 20 диаметры трубопроводов допускается применять по таблице 2.1. Таблица 2.1. Сумма эквивалентов N 3 6 12 20 Диаметр трубопровода, мм 15 20 25 32 Диаметры труб выбираются из расчета наибольшего использования напора в наружной сети у здания. Это позволяет применять трубы с минимальным, для данных конкретных условий, диаметрами и ведет к снижению стоимости водопровода здания. Объединенные хозяйственно-питьевые-противопожарные водопроводы должны рассчитываться на пожарный расход воды при наибольшем хозяйственно-питьевом секундном расходе. Потери напора в трубах определяются по таблицам, как и для наружной сети. Потери напора на местные сопротивления принимаются равными 30% величины потерь по длине трубопровода в сети хозяйственно-питьевого и противопожарного водопровода. При этом расчетная скорость движения воды может приниматься до 2,5 м/сек в подводных трубопроводах к водоразборным точкам и до 1,5 - в магистралях и стояках. По таблицам же находятся и расчетные диаметры труб. Практически диаметры труб, подводящих воду к единичным санитарным приборам или водозаборным кранам, принимаются без расчета равными: для смывного бачка и писсуара 10-15 мм, умывальника, раковины, душа и ванны (подводка к смесителю) - 15 мм, диаметр подводящей трубы к двум душам должен быть не менее 20 мм, мойки - 15-20 мм, для банного крана - 20 мм, для крана смывного унитаза - 25-32 мм. Расчет ведется в следующей последовательности: в начале принимаются диаметры труб, подводящих воду к единичным санитарным приборам, затем определяются диаметры труб, подводящих воду от стояка к санитарным приборам на каждом этаже, диаметры участков стояков для каждого этажа и, наконец, магистрали. В объединенных системах водопровода вводы, магистрали и стояки устраиваются общими, а ответвления к водоразборным точкам раздельными. В объединенных хозяйственно-питьевых противопожарных системах пожарные стояки устраиваются самостоятельными. В раздельных системах вводы, магистрали, стояки и ответвления применяются самостоятельными. В системах с водонапорными баками при нескольких вводах, с насосами подкачки или с пневматическими установками на вводах ставятся обратные клапаны. Подсоединение вводов к наружной водопроводной сети осуществляется в колодцах с установкой задвижек, а при диаметрах до 40 мм - вентилей. При устройстве одного ввода его необходимо располагать в центре здания, если водоразборные точки расположены равномерно по длине здания, или вблизи наибольшего потребления воды. Диаметр ввода определяется расчетом на пропуск максимального расхода воды; при расходе более 1 л/сек он должен быть не менее 50 мм, при расходе до 1 л/сек - 25-40 мм. Ввод располагается с уклоном в сторону наружной сети. В зданиях с подвалом вводы пропускаются через стену подвала или фундамент; в зданиях без подвалов ввод размещается в одной из центрально расположенных лестничных клеток. При пропуске вводов через стену подвала устраивается защита от проникновения грунтовых вод. При необходимости учета потребления воды применяются водомеры. Рассчитываются они на пропуск расчетного максимального суточного расхода воды. При этом водомеры проверяются на наименьший расход, который принимается равным - 6...8 процентов среднечасового расхода. Водомеры в жилых зданиях должны отве­чать условию: Qсут ≤ 2Qх где: Qсут - суточный расход воды в здании, куб. м. Qх - характерный расход водомера, куб. м. Потери напора в водомерах определяются по формуле: h=Sq2 (3) где: q - расчетный расход, л/сек; S - коэффициент сопротивления водомера, принимаемый по специальной таблице, в пределах 14,4 - 0,00207, в зависимости от калибра водомера (соответственно 15-80 мм). Водомеры выбираются в таблицах по калибру (в мм) и максимальному суточному расходу. Конструктивно они бывают крыльчатые, применяемые при номинальном расходе до 10 м3/час и максимальном суточном 60 м3, и турбинные, применяемые для больших расходов. По способу присоединения к трубопроводам они разделяются на муфтовые и фланцевые. Устанавливаются они на вводах внутри здания. На случай снятия водомера на вводе, до водомера и после него, устанавливаются вентили а также устраивается обводная линия. Магистральные трубопроводы прокладываются по стенам или под потолком подвала, в техническом подполье или в подвальных каналах с уклоном 0,002-0,005 для обеспечения спуска воды в них. Они прокладываются по кратчайшим расстояниям до стояков и параллельно осям зданий. Ответвления от стояков (подводки) устраиваются в каждом этаже и подводят воду к одному или нескольким водоразборным точкам. Они укладываются с уклоном к стоякам для опорожнения. На ответвлениях устанавливаются вентили из расчета один вентиль на ответвления, питающие 5 и более водоразборных точек, на ответвлениях в каждую квартиру, на подводке к смывному бачку, смывному крану и водонагревательной колонке, а также на пожарных стояках с числом пожарных кранов пять и более. Ответвления в жилых и общественных зданиях прокладываются вдоль стен, а в санитарных узлах у пола или по стене; применяется также скрытая прокладка в каналах или в бороздах. Водопроводная сеть оборудуется арматурой различного назначения. К запорной арматуре относятся вентили, задвижки, запорные (проходные) краны. Водоразборная арматура представляет собой краны различных типов. Они допускают постепенное их открытие без гидравлического удара. К ним относятся: краны для раковин и моек, туалетные краны умывальников, смесители для умывальников, ванн и душей, смывные краны для унитазов. Насосные установки автоматизируются с помощью реле давления. Забор воды насосами осуществляется непосредственно из наружной водопроводной сети, при этом устраивается обводная линия в обход насосов с задвижками и обратным клапаном. Напор в наружной сети должен быть более 5 м. Насосные установки располагаются в котельной или в специальном помещении. Их нельзя устанавливать непосредственно под жилыми помещениями, учебными классами, больничными помещениями, рабочими комнатами штабов и другими подобными помещениями. Насосы устанавливают на фундаментах и оборудуются звукоизолирующими (например, эластичными патрубками длиной не менее 1м на всасывающем и напорном трубопроводах) и виброизолирующими устройствами. Пневматические установки выбираются в зависимости от назначения. Если пневматическая установка предназначается и для тушения пожара, предусматривается неприкосновенный противопожарный запас, рассчитанный на 10-минутную продолжительность тушения, пожара кранами при ручном включении пожарных насосов и одновременном наибольшем расходе на другие нужды. Пневматические установки должны работать автоматически. Они располагаются в подвалах зданий или в первых этажах. Водонапорные баки применяются для создания запаса воды на период снижения давления в наружной сети и устанавливаются на чердаках зданий или на технических этажах. Емкость бака определяется, как и для бака водонапорной башни. К противопожарным водопроводам предъявляется основное требование постоянной их готовности к действию. Магистральные водопроводы и стояки могут устраиваться из стальных не оцинкованных труб. Магистральные водопроводы прокладываются так же, как и магистрали хозяйственно-питьевых или объединенных водопроводов. Пожарные стояки в жилых зданиях и казармах устанавливаются в отапливаемых лестничных клетках. На стояках размещаются пожарные краны на каждой лестничной площадке, в казармах они выводятся в коридоры. Во всех случаях пожарные краны размещаются в стенных нишах или шкафчиках. У каждого пожарного крана предусматривается пожарный рукав равного с ним диаметра и длиной 10 или 20 м. Пожарные краны располагаются на высоте 1,35 м над полом. При количестве пожарных кранов 5 и более пожарные стояки оборудуются у основания задвижкой или вентилем и спускным краном для опорожнения. Противопожарный водопровод может быть оборудован пожарными насосами, пневматической установкой или питаться из водонапорного бака. Пожарные насосы могут быть с автоматическим, дистанционным или ручным управлением. При дистанционном управлении пусковые кнопки устанавливаются у пожарных кранов. В производственных помещениях с повышенной пожарной опасностью, в некоторых складских помещениях могут применяться спринклерные и дренчерные установки автоматического действия. Спринклерная установка состоит из водопитателя, контрольно-сигнальных клапанов, сети труб и спринклерных головок. Водопитателем служит водопровод военного объекта, подкачивающие насосы, пневматические установки и водонапорные бачки; чаще всего применимы подкачивающие насосы и пневматические установки. Расчетный расход воды через спринклер может определяться по формуле: , л /с, (4) где: Ви - характеристика истечения спринклера в л/сек .м, принимаемая для спринклера с диаметром 10 мм - 0,059 и с диаметром 16 мм - 0,391 л /с; Н - свободный напор у спринклера (не менее 5 м вод. ст.) 2.2. Внутренняя канализация жилых и общественных зданий Жилые, общественные и производственные здания канализованных районов оборудуются внутренней канализацией. Жилые дома выше 2 этажей, клубы, медицинские и детские учреждения, школы не канализированных районов оборудуются внутренней канализацией с устройством местных очистных сооружений. Для зданий без внутреннего водопровода устраиваются непромытые (сухие) уборные, располагающиеся внутри или вне здания. Внутренняя канализация служит для приема сточных вод (нечистот) и отведения их в наружную канализацию или на местные очистные сооружения. Она состоит из приемников сточных вод (санитарные приборы или специальное производственное оборудование) и канализационной сети. Для отведения бытовых (фекально-хозяйственных) сточных вод устраивается бытовая канализация. Она применяется в жилых зданиях, казармах, штабах и т.п. Объединенная канализация служит для отведения бытовых и технических сточных вод. Атмосферные осадки с крыш отводятся ливневой канализацией (водостоками). Для приема наиболее загрязненных и опасных в санитарном отношении фекальных вод применяются унитазы (клозетные чаши) и писсуары. Для приема хозяйственных вод применяются умывальники, ванны, раковины, мойки и трапы. Специальные воронки, сливы раковины и другие приборы служат для приема технических сточных вод. Все санитарные приборы и приемники производственных сточных вод оборудуются гидравлическими затворами (сифонами), предотвращающими проникание газов и запахов на канализационной сети. Затворы могут быть встроены в самом приборе или располагаться под ним. Сточная жидкость от санитарных приборов и производственного оборудования отводится по канализационной сети. Она состоит из отводных труб, стояков, выпусков и устройств прочистки. Отводные трубы отводят сточные воды от санитарных приборов к стоякам. В жилых зданиях диаметры отводных труб определяются с помощью таблиц для гидравлического расчета канализационных труб по расчетному расходу жидкости, допускаемому уклону и величине наполнения труб. При диаметре 50 мм уклоны труб принимаются равными 0,035-0,025, а при диаметре 100 мм - 0,02-0,012 при наполнении этих труб, не более 0,5 диаметра. Для трубопроводов с диаметром труб, равным 50 мм, отводящих стоки от ванн, наполнение принимается равным 0,8. Отводные трубы от групп умывальников до общего гидравлического затвора (сифона) допускается прокладывать с уклоном 0,01. Диаметры стояков определяются по расчетному расходу жидкости и в зависимости от угла присоединения к ним отводных трубопроводов. Допускаемый расход сточной жидкости для стояка с диаметром 50 мм и углах присоединения отводных труб, равных 90, 60, и 45, Принимается равным соответственно 0,65-0,81-1,3 л/сек; для стояка с диаметром 100 мм и при тех же углах присоединения отводных тру­бопроводов допускаемый расход принимается равным соответственно 3,8-4,75-7,5 л/сек. Минимальный диаметр отводных труб не должен быть меньше диаметра трубы, отводящей сточную жидкость от одного прибора; он составляет для труб унитазов 100 мм и всех других санитарных приборов 50 мм, кроме умывальника, для которого принимается 40-50 мм. Прокладываются отводные трубы по стенам, полу, с заделкой в строительные конструкции перекрытий или подвешиваются под потолком нижнего этажа. Расположение их в жилых помещениях не допускается. Стояки служат для приема сточной жидкости из отводных трубопроводов всех этажей и транспортировки ее в наружную канализационную сеть. Одновременно с их помощью осуществляется вентиляция всей внутренней и частично наружной канализационной сети. Стояки устанавливаются в местах расположения санитарных приборов по всей высоте здания ближе к унитазам. Прокладываются они открыто или в бороздах. Диаметр стояка должен быть одинаковым по всей его высоте и не менее наибольшего диаметра присоединенных к нему отводных труб и в жилых зданиях, казармах, штабах, клубах он практически составляет не менее 100 мм. Для вентиляции верхняя часть стояка (вытяжная часть) выводится на крышу здания на 0,7 м и не менее 4 м (по горизонтали) от открываемых окон балконов. Выпуски отводят сточные воды от отдельных стояков или их групп в смотровые колодцы наружной канализационной сети. При отведении сточных вод от одного стояка диаметр выпуска принимается таким же, как и у стояка. Для группы стояков диаметр выпуска определяется расчетом. Расчетный расход определяется по формуле: q = qв + qпр, л/сек, (5) где: qв - расчетный расход в сети внутреннего водопровода, определяемый по формулам данной главы; qпр - расход санитарным прибором с максимальным водоотведением. Диаметр выпуска и необходимый уклон находится по расчетному расходу в таблицах канализационных трубопроводов. Длина выпусков не должна превышать 6 м при диаметре 50 мм, 8 м при диаметре 100 мм и более. Для выпуска в фундаменте здания или в стене подвала предусматривается проем высотой не менее 0,4 м. При этом расстояние от верха трубы выпуска до верха проема должно быть не менее 0,15 м. После укладки трубы выпуска проем заделывается мятой глиной со щебнем. Смотровой колодец устанавливается не ближе 2 м от здания. Глубина заложения выпусков принимается в соответствии с глубиной заложения наружной канализационной сети. Для устранения засорения канализационной сети на отводных трубах и стояках применяются прочистки с пробками или так называемые ревизии с крышками на болтах. Они устанавливаются под всеми санитарными приборами, на каждом повороте горизонтальных участков, на начальных участках отводных труб и на стояках. Ревизии устанавливаются на стояках в нижнем и верхнем этажах; в зданиях высотой более 5 этажей они устанавливаются не реже, чем через три этажа. Высота расположения ревизии над полом принимается равной 1 м до ее центра, но не менее 0,15 м выше борта присоединяемого прибора. 3. НАРУЖНЫЕ КАНАЛИЗАЦИОННЫЕ СЕТИ И СООРУЖЕНИЯ 3.1. Характеристика сточных вод К сточным водам относятся также дождевые и талые воды, стекающие с территории различных объектов. В зависимости от источника и характера загрязнения сточные воды подразделяются на бытовые (хозяйственно-фекальные), технические (произ­водственные), дождевые (атмосферные) и специальные. Основными показателями качества сточных вод, характеризующими их загрязненность, являются взвешенные вещества, биологическая потребность в кислороде (БПК), водородный показатель РН, стабильность (относительная стойкость) воды и бактериальное загрязнение. Взвешенные вещества, в зависимости от крупности и удельного веса всплывают на поверхность, находятся во взвешенном состоянии или выпа­дают в осадок, зная норму водоотведения (q, л/сут) и количество загрязнений (a, г/сут) в сточных водах, приходящихся на одного человека в сутки, можно определить концентрацию их в единице объема сточных вод: Р= , мг/л (1) Общее количество кислорода, необходимое для окисления органиче­ских веществ аэробными микроорганизмами – минерализаторами, называ­ется биохимической потребностью в кислороде (БПК) и выражается в мг/л или г/м3. БПК сточных вод определяют лабораторным путём. Расход кислорода для окисления пробы сточных вод в течение 5-ти суток при температуре 200С обозначается БПК5, а в течение 20-ти суток (время полного биохимического окисления) – БПК20 или БПКполн. Концентрация сточных вод по БПК20 (L20)в зависимости от её суточ­ного значения на одного человека (БПК’20) принимаемого равным 40 г для осветленных и 75 г для неосветленных сточных вод, и нормы водоотведения (q) может быть определена по формуле: L20=(БПК’20)1000/q , мг/л (2) Общее количество кислорода, необходимое для перевода углерода ор­ганических соединений в углекислоту, водорода в воду, азота в аммиак, серы в серный ангидрид, называется химической потребностью в кислороде (ХПК). Разность ХПК-БПК20 может служить показателем прироста микроби­альной среды (ила) и наличия в сточных водах стойких органических ве­ществ, не затрагиваемых биохимическим процессом. Соотношение между БПК20 и ХПК показывает на необходимость применения биохимической очи­стки сточных вод. Водородный показатель рН характеризует химическую активность сточных вод. Сточные воды, направляемые для биохимической очистки или сбрасываемые в водоём (на рельеф местности) должны иметь рН в пределах от 6,5 до 8,5. Сильнокислые (рН < 6,5) или щелочные (рН > 8,5) сточные воды перед поступлением на очистные сооружения следует подвергать нейтрализации. Определенное количество свободного растворенного кислорода содер­жимся в сточной воде, а также в составе солей азотистой и азотной кислот – нитритов и нитратов. Часть кислорода расходуется на окисление органиче­ских веществ. Если в составе сточных вод органических веществ много и на их окисление израсходуется весь кислород, то начнутся процессы гниения с выделением газообразных продуктов, в частности, метана и сероводорода. Момент загнивания сточных вод можно определить из соотношения между общим содержанием кислорода, находящегося в растворенной форме или со­ставе азотистых солей и БПК. Это соотношение, выраженное в процентах, называется стойкостью или стабильностью воды. При стойкости воды 50% загнивание начинается на третий день, а при стойкости 99 % - на двадцатый день. 3.2. Системы водоотведения (канализации) Система канализации представляет собой комплекс инженерных со­оружений и устройств, предназначенных для организованного сбора, отведе­ния и обработки сточных вод. Основным принципом удаления сточных вод за пределы объекта является их транспортировка по трубам. Для небольших объектов может применяться вывоз сточных вод в специальных машинах. В зависимости от способа отведения сточных вод различных видов системы подразделяются на общесплавную, раздельную, неполную раздельную, полу­раздельную, комбинированную и вывозную. Общесплавная – система канализации, в которой все виды сточных вод собираются в одну общую сеть труб и по ней отводятся за пределы объекта на очистные сооружения (рис. 10). Рис. 10. Общесплавная система канализации. В период сильных ливневых дождей количество дождевых сточных вод может быть в несколько раз больше, чем бытовых и технических. Сброс таких вод на очистные сооружения приведёт к необходимости значительного увеличения их пропускной способности, поэтому в системе предусматрива­ется, в период ливней, выпуск смеси дождевых, бытовых и технических вод, до их поступления на очистные сооружения в водоём через ливнеспуски. Общесплавную систему канализации с санитарной и технико-экономи­ческой точек зрения целесообразно применять в следующих случаях: - при наличии водоёма (водотока) для сброса сточных вод; - если отсутствуют насосные станции перекачки или количество их не превышает трех; - при минимальной протяженности общего коллектора или возможно­сти устройства в начале его дождеспуска о коэффициентом разбавления час­тично сбрасываемых дождевых сточных вод, равным 2; - если допускается сброс в водоём (водоток) части смеси дождевых и бытовых сточных вод после их механической очистки; - если есть возможность выпуска всего количества сточных вод в во­доём (водоток), без полной биологической очистки. Раздельной называют такую систему, в которой бытовые и загрязнен­ные технические (производственные) сточные воды собираются и отводятся по самостоятельной сети труб на очистные сооружения, а дождевые и ус­ловно чистые технические по другим сетям отводятся без обработки в бли­жайший водоём или овраг (рис. 11). Преимуществом этой системы канализации являются: - уменьшение первоначальных затрат на строительство, вследствие возможности разделения сроков начала и окончания строительства разных сетей в различное время; - создание лучших условий гидравлического режима работы бытовой канализационной сети в течение суток. Однако она имеет ряд существенных недостатков: - менее приемлема по санитарным условиям, так как предполагает сброс дождевых и условно чистых технических сточных вод в пределах ка­нализуемого объекта без очистки; - увеличение объёма работ и стоимости строительства за счет укладки самостоятельных сетей дождевой и бытовой канализации. - увеличение площадей для прокладки сетей и усложнение производ­ства работ на проездах канализуемого объекта. Сброс в водоём без обработки всех дождевых вод приводит к загрязнению водоёмов, особенно при малой их мощности, и к снижению санитарных показателей системы. Неполная раздельная – система канализации, в которой существует только одна сеть для сбора и отведения на очистные сооружения бытовых и загрязненных технических сточных вод (рис. 12), дождевые воды отво­дятся по кюветам и естественным склонам в водоём или овраги. Как и в раз­дельной системе, возможна самостоятельная обработка загрязнённых техни­ческих сточных вод и использование условно чистых в системе оборотного водоснабжения. По эко­номическим показателям она наиболее эффективна и находит применение при канализации военных городков, лагерей и некоторых других военных объектов. Полураздельная система канализации представляет собой раздельную систему, но с устройством дождесбросных камер, в помощью которых пер­вые порции наиболее загрязненных дождевых сточных вод автоматически направляются в сеть бытовых и загрязненных технических сточных вод и со­вместно с ними по единому коллектору отводятся на очистные сооружения. При этой системе строят одновременно две сети – дождевую и быто­вую, объединенную с технической. Полураздельную систему канализации целесообразно устраивать, если по санитарным условиям возможен отвод более чистых дождевых сточных вод в водоём в черте населенного пункта или же по усло­виям рельефа возможен сброс загрязненных дождевых сточных вод перед очистными сооружениями или станциями перекачки. В каждом отдельном случае целесообразность устройства этой системы канализации должна обосновываться санитарными и технико-экономическими показателями. Рис. 12. Неполная раздельная система канализации. Комбинированная система канализации представляет собой сочетание общесплавной и раздельной систем. Она применяется в случае, если в от­дельных районах населенного пункта целесообразно уст­ройство различных систем канализации. Эту систему необходимо устраивать в крупных военных. Вывозная система применяется для небольших объектов, не имеющих централизованного водоснабжения (временные постройки на строительных площадках, отдельные удаленные здания и пр.). Нечис­тоты собираются в сборниках отхожих мест и периодически вывозятся в спе­циализированных ассенизационных машинах. Выбор системы канализации производится с учетов местных условий, санитарно-гигиенических требований и технико-экономических показателей. При отсутствии явных местных условий, определяющих целесообраз­ность применения той или иной системы канализации, необходима разра­ботка вариантов, с последующим сравнением их технико-экономических и санитарно-гигиенических показателей. 3.3. Наружная канализационная сеть Основным элементом любой системы канализации (водоотведения), кроме вывозной, является наружная канализационная сеть. Наружная канализационная сеть представляет собой систему проло­женных в земле труб и колодцев на них, предназначенную для сбора одного или нескольких видов сточных вод и отведения их к местам обработки или выпуска. Наружная канализационная сеть включает дворовую и уличную сети, а также коллектор (общий водоотводящий трубопровод). Дворовая сеть принимает сточные воды от одного здания или группо­вых зданий в пределах одного двора и отводит их в уличную сеть. Уличная сеть принимает сточные воды от дворовых сетей и отводит их в общий трубопровод-коллектор. По коллектору сточные воды поступают на очистные сооружения или к месту их выпуска в водоём или на рельеф местности. На дворовой и уличной канализационных сетях, а также на коллекторе устраиваются колодцы различного назначения, которые обеспечивают на­дёжную работу наружной канализационное сети объекта в процессе ее экс­плуатации. 3.3.1. Схемы наружной канализационной сети Схема наружной канализационной сети должна отражать условия от­ведения сточных вод от всех канализуемых объектов, обеспечивающие ми­нимальную протяженность сети и наименьшее заглубление труб. В зависимости от характера движения сточных вод по трубам канали­зационной сети, она может иметь две схемы – самотечную и напорно-само­течную (самотечно-напорную). При самотечной схеме канализационной сети движение всех видов сточных вод со всей территории канализуемого объекта до очистных соору­жений или выпуска происходит самотеком, за счет уклона труб. В напорно-самотечной схеме канализационной сети на одних участках движение сточных вод осуществляется под напором, создаваемого, насос­ными станциями перекачки, на других – самотеком. По начертанию канализационной уличной сети и коллектив в плане, по отношении к водостоку (водоема), в который сбрасываются очищенные сточные воды, можно выделить пять схем: 1. Перпендикулярная схема, которая предусматривает прокладку улич­ной сети и коллектора перпендикулярно берегу водотока (водоема) (рисунок 13 а). Эта схема применяется при резко выраженном уклоне рельефа местно­сти к водотоку (водоему) для отвода дождевых и незагрязненных техниче­ских сточных вод, не требующих очистки. 2. Пересеченная схема, в которой уличная сеть прокладывается пер­пендикулярно, а коллектор – параллельно или под некоторым углом к берегу водотока (водоёма) (рисунок 13 б). Эта схема применяется при необходимости очистки всех сточных вод и незначительном уклоне рельефа к водотоку (во­доёму). При крутом уклоне рельефа местности применение пересеченной схемы может привести к большим скоростям движение сточных вод в тру­бах, особенно уличной сети, опасным для их механической прочности. По этой схеме может устраиваться канализационная сеть общесплав­ной системы канализации, а также для отведения бытовых и загрязненных технических сточных вод раздельной и неполной раздельной систем канали­зации. Достоинством пересеченной схемы является возможность отведения сточных вод самотёком при минимальном заглублении труб, уложенных с использованием уклона рельефа местности. 3. Параллельная схема, это при которой уличная канализационная сеть про­кладывается параллельно береговой линии водотока (водоёма) или под неко­торым углом к ней, а коллектор – вдоль берега (рисунок 13 в). Применение этом схемы целесообразно при наличии больших уклонов рельефа местности от канали­зуемого объекта к берегу водотока (водоёма). 4. Зонная схема представляет собой несколько самостоятельных улич­ных канализационных сетей и сборных коллекторов, отводящих сточные воды с определенной части (зоны) объекта канализования (рисунок 13 г). Эта схема применяется, когда по условиям планировки объекта и рельефа местности не удается отвести сточные воды самотеком от всего объекта канализования на очистные сооружения. 5. Радиальная схема включает несколько самостоятельных уличных канализационных сетей с коллекторами и очистными сооружениями (рисунок 13 д). Эта схема применяется на объектах с рассредоточенной на большом терри­тории застройкой и слабо выраженным (плоским) рельефом местности, а также при канализовании крупных населенных пунктов. Рис. 13. Схемы канализационной сети. а-перпендикулярная; б-пересеченная; в-параллельная; г-зонная; д-радиальная. Схема наружной канализационной сети в каждом конкретном случае выбирается на основе технико-экономическом оценки вариантов, разрабо­танных с учетом местных условий, планировки объекта и других факторов. По экономическим показателям наиболее эффективны перпендикуляр­ная, пересеченная и зонная схемы. При параллельной схеме имеет место большая протяженность канализационной сети, а при радиальной – строи­тельство нескольких очистных сооружений. 3.3.2. Основы расчета наружной канализационной сети Основным этапом расчета наружном канализационной сети является её гидравлический расчет, который производится из условия своевременного и полного отведения расчетных расходов сточных вод при минимальных строительных и эксплуатационных затратах. При гидравлическом расчете определяются: - диаметры труб, знание которых необходимо для конструирования сети; - уклоны, с которыми необходимо уложить трубы для отведения рас­четного расхода со скоростями, обеспечивающими незасоряемость труб; - наполнение труб (h/d) для пропуска расчетного расхода по сети, уло­женной с определенными уклонами. На практике расчет канализационной сети производится по таблицам и номограммами. При этом руководствуются требованиями СНИП П-32-74. 1. Для предупреждения засорения и удобства быстрого его устранения установлены минимальные диаметры труб: для сетей, отводящих бытовые сточные воды – 150 мм; отводящих дождевые сточные воды из сетей обще­сплавной системы – 200 мм. 2. Расчетное наполнение (h/d) принимается в зависимости от диаметра труб: при d = 150-300 мм не более 0,6; при d = 350-450 мм не более 0,7; при d = 500-900 мм не более 0,75. 3. При расчетном наполнении труб сети бытовой канализации само­очищающие скорости составляют: в трубах d = 150-250 мм – 0,7 м/с , d = 300-400 мм – 0,8 м/с; d = 450-500 мм – 0,9 м/с; d = 600-800мм – 0,95 м/с. Максимальные расчетные скорости движения сточных вод по металли­ческим трубам не должны превышать 8 м/с, а по неметаллическим – 4 м/с. 4. Минимальные уклоны труб назначаются из условия обеспечения расчетных, самоочищающих скоростей движения сточных вод и при расчет­ном их наполнении принимаются: для труб d = 150м – 0,007; d = 200 мм – 0,005. Для расчета канализационной сети составляется её расчетная схема на топографическом карте с горизонталями через 0,5-1 м. Расчет ведётся, на­чиная с участков, наиболее удаленных от коллектора по потоку сточных вод. Для этого, зная расчетный расход на участке и принижая уклон разным ук­лону местности, по таблицам выбирают диаметр, с учетом расчетного напол­нения и самоочищающей скорости. Если при принятом уклоне величина ско­рости получается меньше самоочищающей, то увеличивают уклон или уменьшают диаметр труб и решают задачу снова. Гидравлическим расчет напорных участков сети сводится к определе­нию диаметров труб и потерь напора при движении по ним сточных вод. Расчет производится по тем же таблицам, что и для расчета самотечных ка­нализационных сетей с учетом полного заполнения труб. Потери напора на трение по длине определяются по формуле; При скоростях движения сточных вод более 1,5 м/с для определения потерь напора пользуются номограммами, по которым, в зависимости от ма­териала труб и расчетной скорости движения сточных вод, определяется ко­эффициент сопротивления трения  по длине. Зная величину , определяют J, а затем потери напора hтр . Расчет самотечных и напорных сетей производится по формуле турбулентного движения: Гидравлический радиус представляем собой отношение площади жи­вого сечения потока (w) к смоченному периметру (Р) и зависит от наполнения труб: R = W/P, м (6) Вторым этапом расчета канализационном сети является её высотное проектирование, которое заключается в определении минимальных и на­чальных глубин заложения в продольном профиле, а также отметок лотков труб в местах их подсоединения к колодцам. В соответствии со СНиП минимальная глубина заложения лотка (нижней кромки) канализационных труб назначается на основании опыта строительства и эксплуатации канализации в данном районе или аналогич­ных условиях. При отсутствии указанных выше данных, нормами допуска­ется принижать минимальную глубину заложения лотка трубы: при d = 500 мм на 0,3, a при d = 500 мм на 0,5 менее наибольшей глубины промерзания в рай­оне строительства канализации. Для защиты труб от механических повреждений наземным транспор­том глубина заложения до верха трубы должна быть не менее 0,7 м. Начальная глубина заложения Нн сети зависит от глубины, на которой подключается к ней выпуск сточных вод из отдельно стоящего здания (объ­екта, сооружения) (рис.14) и может определяться по формуле: НН = НЗД + JL – (z1 – z2), м (7) где: НЗД - глубина заложения выпуска сточных вод из здания (сооруже­ния), м; J - гидравлические уклон, L - длина канализационной трубы от здания до сети, м z1, z2 - отметки земли у здания и в начале сети. Для обеспечения приёма сточных вод от санитарных приборов первого этажа минимальное значение НЗД принимается равным 0,7 м, в случае распо­ложение приборов ниже уровня земли, оно должно быть соответственно уве­личено. Величина максимально целесообразного заглубления сети определя­ется на основе технико-экономического сравнения – самотечного движения сточных вод по трубам с глубоким заложением и напорной подачи их по трубам с мелким заложением. Практически наибольшая глубина заложения самотечных канализаци­онных сетей принимается в сухих породах 6-8 м, в водонасыщенных – до 4 м. При необходимости большего заглубления устраиваются канализаци­онные насосные станции, а для подъёма сточных вод в вышерасположенный участок сети – станции перекачки. Высотное проектирование производится одновременно с гидравличе­ским расчетом сети. Для этого вычерчивается профиль поверхности земли по трассам сетей, определяется величина начального заглубления сети и произ­водится расчет её заглубления по каждому из последующих участков сети с учетом данных гидравлического расчета. 3.3.3. Элементы наружной канализационной сети Основными элементами канализационной сети являются: канализаци­онные трубы; смотровые, промывные и перепадные колодцы; дюкеры. Смотровые колодцы устраиваются во всех точках изменения направле­ния сети (поворотные), точках соединения труб между собой (узловые), на прямых участках через 50 м при диаметре труб от 150 до 600 мм, а также во всех местах изменения уклонов и диаметров труб. Они устраиваются из сборных железобетонных элементов. Внутри колодца, в его основании, уст­раиваются открытые лотки. Промывные колодцы устраиваются на начальных безрасчетных участ­ках сети, где скорость движения сточных вод менее самоочищающей. Промывной колодец представляет собой круглую камеру, соединенную трубой с промываемым участком сети. Перепадные колодцы устраиваются на местности с большими укло­нами для гашения недопустимой скорости движения сточных вод в трубах. В местах пересечения канализационной сети с реками, каналами и ов­рагами устраиваются дюкеры. Дюкер состоит из входной и выходной камер и напорных трубопроводов, соединяющих эти камеры и проходящих через реку, канал, овраг. Наименьший диаметр напорных трубопроводов дюкера принимается 150 мм, а их количество при пересечении рек не менее двух. Расчетные ско­рости движения сточных вод в дюкерах принимаются не менее 0,9 м/с. Канализационные насосные станции, находящиеся на территории кана­лизуемого объекта размещают на расстоянии не менее 20-30 м от жилых и общественных зданий. Канализационная насосная станция имеет приемный резервуар с ре­шетками, машинное помещение (зал) и вспомогательные помещения. 4. СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТОЧНЫХ ВОД Сброс необработанных сточных вод приводит к загрязнению водоёмов, что недопустимо. Условия выпуска сточных вод регламентированы правилами охраны водоёмов ох загрязнения сточными водами. Для их выполнения сточные воды подвергаются обработке, которая может осуществляться механическим, биологическим или химическим способом. 4.1. Методы и сооружения для обработки сточных вод Механический метод используется для удаления из сточных вод только нерастворимых загрязнений. Основными элементами схемы механической очистки сточных вод являются решетки, песколовки и отстойники (рис. 15). Решетки предназначены для задержания крупных частиц органического и минерального происхождения и представляют собой металлическую раму с параллельными металлическими стержнями диаметром 8-12мм. Расстояние между стержнями при очистке бытовых сточных вод принимается равным 16 мм. По условиям эксплуатации ширина каждой решетки принимается не менее 0,5 м. Песколовки служат для задержания тяжелых минеральных загрязнений, в основном песка, и устраиваются при протоке сточных вод более 100 м3/сут. Они представляют собой прямоугольный в плане резервуар глубиной около 1,0 м, в котором сточные воды протекают со скоростью до 0,3 м/с, что обеспечивает осаждение 65...75% минеральных загрязнений. Отстойники обеспечивают удаление из сточных вод осаждающихся и плавающих загрязнений, и в зависимости от расположения в системе очистных сооружений отстойники подразделяются на первичные, располагаемые после решетки и песколовки (по ходу сточных вод), и вторичные, устанавливаемые после биологических фильтров. Отстойник конструктивно состоит из двух частей – осадочной (приточной), в которой осаждаются механические загрязнения и иловой, предназначенной для приёма и временного хранения (накопления) выпадающего осадка. Между этими частями предусматривается нейтральный слой высотой 0,3-0,5 м. В зависимости от направления движения сточных вод в отстойниках, они подразделяются на горизонтальные (рис. 16) и вертикальные (рис. 17). Разновидностью горизонтального отстойника является двухярусный отстойник и септик. При движении сточных вод с малыми скоростями (горизонтального отстойника – 5...7 мм/с, вертикального – 0,5...0.7 мм/с), нерастворимые частицы с удельным весом больше удельного веса воды под действием силы тяжести выпадают в осадок на дно (иловую часть) отстойника, в результате чего сточные воды осветляются. Выпавшие в осадок взвеси, по мере заполнения иливой части отстойника, удаляются к местам переработки или используются в качестве удобрения. Для очистки сточных вод в районах временного расположения войск, небольших объектов, отдельных зданий и сооружений применяются септики. В септиках (рис. 18), параллельно процессу отстаивания протекают биологические процессы разрушения органических веществ выпадающего осадка. Проходя через септики, сточные воды соприкасаются с гниющей массой осадка, в связи с чем процесс гниения распространяется и на осветляемую сточную жидкость. Значительное время (2-5 суток) протекания сточных вод через септик и большая длительность (6-12 месяцев) хранения осадка в септике позволяют не только удалить из них механические загрязнения, но и значительно уменьшить (до 70-80%) общее количество органических веществ. Обработка (обезвреживание) осадка, удаляемого из отстойников, производится на сооружениях для обработки осадка. Наиболее распространенным способом является сушка осадка на иловых площадках. Иловые площадки представляют собой участки земли, сложенные рыхлыми водопроницаемыми породами и ограниченные земляными залами. На иловых площадках влага из осадка, заливаемого на них, испаряется и просачивается в грунт, осадок обезвоживается и вывозится на поля. Биологический метод очистки сточных вод заключается в окислении и минерализации органических веществ, находящихся в мелкодисперсном и растворенном состоянии. В основе биологического метода очистки лежат сложные физико-химические и биохимические процессы, происходящие в естественных условиях (при фильтрации сточных вод через грунт) и в искусственно созданных условиях. Простейшими по устройству сооружениями биологической очистки сточных вод являются поля орошения и поля фильтрации. Они представляют собой подготовленные земельные участки, на которых при фильтрации сточных вод через грунт происходит окисление органических веществ аэробными микроорганизмами. Основным условием поддержания жизнедеятельности микроорганизмов, а значит и биологической очистки, является наличие в грунте кислорода. Наиболее интенсивное окисление органических веществ сточных вод происходит в верхних слоях почвы, содержащих наибольшее количество кислорода. Поля орошения используются для очистки сточных вод и для выращивания на них сельскохозяйственных т.е. для одновременного решения двух задач: санитарной - очистка сточных вод и сельскохозяйственной - использование сточных вод как источник влаги и удобрения. Для полей орошения выбирают открытые участки местности с уклоном не более 0,02 и залеганием грунтовых вод на глубине не менее 1,3 м. Поля фильтрации предназначаются для очистки сточных вод. Они устраиваются на участках со слабовыраженным рельефом, хорошо фильтрующими грунтами (песок, супесь, легкий суглинок) и глубиной залегания подземных вод не менее 1,5 м. Для предотвращения заиливания фильтрующих грунтов, сточные воды подаются на поля фильтрации после механической очистки. Площадь полей фильтрации разбивается на участки шириной 50... 100 м и длиной I00...200 м, которые отделяются друг от друга земляными залами высотой до 1 м. Биологическая очистка сточных вод в искусственных условиях осуществляется в биологических фильтрах (биофильтрах). Биофильтр устраивается в виде прямоугольного или круглого в плане резервуара с двойным дном: нижнее сплошное и верхнее (выше на 0,5 м) – в виде колосниковой решетки. Биофильтр загружается щебнем, керамзитом или галькой прочных горных пород. Сточные воды, прошедшие предварительную очистку в отстойниках, поступают на биофильтр, равномерно разбрасываются по всей его поверхности и фильтруются через слой загрузки. В процессе созревания биофильтра (пуска его в работу) на поверхности частиц загрузочного материала и в их порах образуется биологическая пленка, густо заселенная микроорганизмами. Необходимым условием работы фильтра является поддержание жизнедеятельности микроорганизмов активной пленки путём обеспечения поступления к ней кислорода воздуха (вентиляции), регулирования подачи питательных веществ (сточных вод) и удаления продуктов распада (омертвевшей пленки). Основным типом биофильтров для очистки бытовых сточных вод с расходом не более 1000 м3/сутки является капельный биофильтр (рис. 19). Химический метод очистки сточных вод заключается во ведении в них реагента, который вступая в реакцию с загрязнениями, способствует их удалению. Химической очистке подвергаются сточные воды санпропускников, а также производственные стоки. Технологическая схема очистки сточных вод (рис. 20) включает устройства для приготовления и дозирования растворов реагентов, для перемешиваний реагентов со сточными водами, контактные резервуары- отстойники, а также устройства для обработки осадков. При механической и биологической очистке сточных вод происходит снижение их бактериальной зараженности, однако полного её устранения не достигается. Поэтому в технологических схемах этих методов очистки предусматривается дезинфекция (обеззараживание) сточных вод хлором или бактерицидными (ультрафиолетовыми) лучами перед выпуском в водоём. Сточные воды, прошедшие очистку и дезинфекцию, отводится по открытому лотку или по трубам к месту их выпуска в водоём. При устройстве выпуска должно быть обеспечено быстрое и полное смешение сточных вод с водой водоёма. Места выпуска сточных вод должны быть удалены (ниже по течению) от водозаборов, мест купания и т.п. 4.2. Станции обработки сточных вод Станции обработки сточных вод представляют собой комплекс сооружений, состав которых и технологическая схема зависят от принятого способа обработки. При выборе состава очистных сооружений должны учитываться местные условия, основными из которых являются климатические и гидрогеологические условия, рельеф местности, наличие свободных площадей для размещения полей фильтрации, возможность и целесообразность устройства полей орошения. Применение биофильтров целесообразно только в случаях, когда по местным условиям, санитарным требованиям или технико-экономическим соображениям нерациональна или невозможна обработка на полях орошения или полях фильтрации. Для выбора наиболее целесообразного для конкретных условий состава сооружений и их расположения на местности разрабатываются несколько вариантов станций и производится их технико-экономическое сравнение. Основными экономическими показателями являются капитальные затраты на строительство станции и эксплуатационная стоимость обработки сточных вод, которая включает прямые эксплуатационные расходы за год и амортизационные отчисления. К техническим показателям относятся: степень простоты устройства станции, надёжность работы, использование недефицитных материалов, размеры площадей, занимаемых сооружениями, сроки строительства и прочие. Для ориентировочного выбора состава сооружений на станциях обработки бытовых сточных вод могут быть рекомендованы следующие схемы при суточных расходах до 1 м3 – септик и фильтрующий колодец; от 1 до 15 м3 – септик и поля подземной фильтрации или песчано-гравийный фильтр; от 15 до 25 м3 – септик, поля орошения (поля фильтрации) или биологические фильтры; при применении биофильтров предусматриваются хлораторная, вторичный отстойник (дезинсектор) и иловые площадки для обработки осадка; от 25 до 100 м3 – решетки, двухярусные (вертикальные) отстойники, поля орошения (фильтрации) или биологические фильтры, операторная, дезинфектор (он же вторичный отстойник для биофильтров) и иловые площадки, более 100 м3 – дополнительно к предыдущим сооружениям устраиваются песколовки. На рисунке 21 приведен пример схемы расположения станции полной биологической обработки с биофильтрами. Здесь сточные воды последовательно проходят решётку, песколовку, первичные отстойники, биологические фильтры, вторичные отстойники, хлораторную, дезинф ЗАКЛЮЧЕНИЕ Рассмотренные в настоящей лекции вопросы позволят обучаемым при необходимости правильно и грамотно организовать использование элементов систем водоснабжения и водоотведения населенных мест для нужд водоснабжения и водоотведения на железнодорожном транспорте. Усвоение материала лекции позволит обучаемым изучить нор­мативно-методические материалы по эксплуатации систем водоснабжения и водоотведения, получить навыки контро­ля за работой систем и сооружений, выработки технических решений по повышению эффективности работы отдельных сооружений и систем в целом.