Водоснабжение

ВОДОСНАБЖЕНИЕ Схема водоснабжения населенного пункта Рис.1. Схема водоснабжения населенного пункта из реки Вода через оголовок 1 по самотечным трубопроводам поступает в водоприемный колодец 2 ( 1и2-элементы водозабора), откуда насосами насосной станции I подъема 3( водоподъемные сооружения) подается на очистные сооружения 4. После очистки вода направляется в резервуары чистой воды (РЧВ) 5, откуда насосами насосной станции II подъема ( водоподъемные сооружения)6 подается по водоводам 8( элемент водопроводной сети) в распределительную сеть ( элемент водопроводной сети) населенного пункта 9. В некоторых случаях для используют водонапорные башни (ВБ) 7. По кратности использования воды- схемы водоснабжения : - прямоточные;(рис.1) - с повторным использованием воды;(рис.2) - оборотные.( рис.3) Две последние схемы водоснабжения применяются с целью повторного использования воды. Различные схемы представлены на рис.2, 3. -1- Рис. 2. Схема повторного использования воды Рис. 3. Схема оборотного водоснабжения -2- Источники водоснабжения. Источниками водоснабжения могут быть подземные и поверхностные воды. Рис.4. Схема образования и залегания подземных вод Подземные воды могут быть безнапорными - скважина (Скв1) и скважина (Скв2) - и напорными - артезианскими (Скв3, Скв4). Водозаборные сооружения I. Для подземных источников при вскрытии подземного горизонта в колодце устанавливается уровень воды 1-1 (рис.5). Рис.5. Трубчатые колодцы: а - для напорных вод; б - для безнапорных вод При отсутствии водоразбора данный уровень (1-1) называют статическим. При откачке воды уровень (2-2) называется динамическим. Производительность подземных водозаборов характеризуется дебитом – расходом, м3/ч. -3- II. Для поверхностных источников  а) б) Рис.6. Водозабор берегового типа: а - совмещенный с насосной станцией; б - с отдельно стоящей насосной станцией; 1 - водоприемные окна с решеткой; 2 - вращающаяся сетка; 3 - плоская сетка Рис.7. Водозабор руслового типа: 1 - оголовок; 2 - самотечные линии; 3 - водоприемный колодец; 4 - НС Iп.; 5 - сифонные линии Устройство водозаборов руслового типа и их эксплуатация значительно сложнее береговых. Зоны санитарной охраны. Для источников водоснабжения предусматриваются три зоны санитарной охраны (ЗСО). -4- Рис.8. Границы первого пояса ЗСО для поверхностного источника Рис.9. Границы первого пояса ЗСО для подземного источника Основные методы очистки воды Для хозяйственно-питьевых целей применяют двухступенчатую или одноступенчатую схему очистки (рис.10 ). При двухступенчатой схеме вода, подаваемая насосной станцией I подъема, поступает в смеситель, куда вводится раствор коагулянта и где происходит его смешивание с водой. Из смесителя вода поступает в камеру хлопьеобразования и затем проходит последовательно через горизонтальные отстойники (осветлители) 2 и фильтры 3. После фильтров осветленная вода поступает в резервуар чистой воды 4. В трубу, подающую в резервуар воду, вводится хлор из хлораторной. Необходимый для обеззараживания воды контакт ее с хлором обеспечивается в резервуаре. В некоторых случаях хлор в воду подают дважды: перед смесителем (первичное хлорирование) и после фильтров (вторичное хлорирование). При одноступенчатой схеме очистки воды ее осветление осуществляется на фильтрах или в контактных осветлителях без использования отстойников. - 5- Двухступенчатые схемы Одноступенчатая схема Рис.10. Схемы очистки воды из поверхностного источника: 1 - смеситель; 2 - отстойник или осветлитель; 2* - камера хлопьеобразования; 3 - скорый фильтр; 4 – резервуар чистой воды (РЧВ); 5 - контактный осветлитель 1 схема принимается при М<1500 мг/л и Q>30000 м3/сут.; 2 схема принимается при М<1500 мг/л и Q>5000 м3/сут.; 3 схема принимается при М<120 мг/л и Q любая Наиболее распространенными методами очистки подземных вод являются обезжелезивание, умягчение, обесфторирование. (рис.11). а) б) Рис.11. Схемы очистки воды из подземного источника: а - обезжелезивание; б - умягчение; 1 -,скважина; 2 - компрессор; 3 - смеситель; 4 - напорный фильтр; 5 - катионитные фильтры I ступени; 6 - катионитные фильтры II ступени Режим водопотребления Графики водопотребления: Рис. 12. Ступенчатый график -7 Рис. 13. Интегральный график Резервуары Регулирующий объем определяется по графику (рис.15) путем совмещения графиков работы Н.ст.I п. Н.ст.II п. -8- Рис. 15. Интегральный график Рис.16. Резервуар чистой воды: 1 - подающий трубопровод с ОС; 2 - отводящий трубопровод (всасывающий для НС II п.), используемый при нормальном режиме водопотребления; 3 - то же, при возникновении пожара Водонапорные башни (ВБ)  Типовые проекты башен имеют максимальную емкость бака башни - 800 м3 Рис.17. Водонапорная башня: 1 - бак; 2 - шатер; 3 - ствол; 4 – подающе-отводящая труба; 5 - отводящая труба с воронкой и сеткой; 6 - грязевая труба 7 - переливная труба Водопроводные сети По конфигурации сети бывают двух типов: 1. Тупиковые (рис.18). - 9- Рис. 18. Схема тупиковой сети 2. Кольцевые (рис.19). Сети рекомендуется проектировать кольцевыми, тогда в любую точку сети вода может поступать не менее чем по двум линиям. Рис.19 Схема кольцевой сети: 1 - водоводы; 2 - магистральная сеть; 3 - распределительная сеть -10- Рис.20. Схема прокладки водопроводной сети Рис.21. Деталировка колодца: 1 - тройник фланцевый с пожарной подставкой; 2 - тройник фланцевый; 3 - патрубок фланец-раструб; 4 - патрубок фланец -гладкий конец; 5 - задвижка -11- Арматура Места установки трубопроводной арматуры нормируются СП. Рис.22. Запорные вентили прямые муфтовые Вентили (обозначение на чертежах:  ) состоят из корпу­са, маховика со шпинделем, клапана (рис.22). Задвижки (обозначение на чертежах: ) используются на кольцевой или тупиковой сети при диаметре труб более 50 мм. Состоят из корпуса, диска, клина, шпинделя, маховика (рис.23). а) б) в)    Рис.23. Задвижки фланцевые параллельные: а, б – с ручным приводом, в – с электроприводом -12- Пробковый кран (обозначение на чертежах: ) состоит из корпуса и плотно притертой к стенке пробки с отверстием. При повороте головки, располагаемой на штоке, соединенном с пробкой, на 90° поток полностью перекрывается. (рис.24). Рис.24. Пробковый кран: 1 – пробка; 2 – гайка; 3 – корпус; 4 – резьба. Предохранительная арматура: обратный клапан, регулятор давления. Обратный клапан (обозначение на чертежах ) (рис.25). а) б) Рис.25. Обратный клапан: а - подъёмный; б - «заслонка» - 13- ВОДООТВЕДЕНИЕ Системы водоотведения бывают: раздельные, полураздельные, общесплавные. Графическое изображение выбранной системы на генплане проектируемого объекта называется схемой. При полной раздельной системе (рис.1) бытовые стоки отво­дятся системой труб на ГКОС, а дождевые стоки своей системой труб отводятся на очистные сооружения дождевой канализации. Рис.1. Полная раздельная система водоотведения (пересеченная схема): 1 - уличная сеть бытовой канализации; 1 - то же дождевой; 2 - коллектор бытовой канализации; 2/ - то же дождевой; 3 – главный коллектор бытовой канализации; 3/ - то же дождевой; 4 – очистные сооружения дождевой канализации; 5 - главная канализационная насосная станция; 6 - напорный трубопровод (водовод); 7 – городские канализационные очистные сооружения; 8 - выпуск в водоем -14- Для полураздельной системы (рис.2) существует общесплавной главный коллектор. Первые наиболее загрязненные порции дождя поступают в общесплавной коллектор, а затем совместно с бытовыми стоками на ГКОС. Дождевой сток поступает в главный коллектор через разделительные камеры (рис.2). Рис.2. Полураздельная система водоотведения (пересеченная схема): 9 - разделительная камера -15- Общесплавная система (рис.3) проектируется крайне редко. Все категории СВ отводятся единой системой труб. На главном коллекторе устраиваются ливнеспуски (разделительные камеры). Рис.3. Общесплавная система (пересеченная схема): —КО— - объединенная канализация Рис.4. Деталь разделительной камеры - 16- Канализационная сеть и устройства на ней. Канализационная сеть устраивается в основном из безнапорных керамических, асбестоцементных, бетонных, железобетонных и пластмассовых труб. На некоторых участках применяются напорные стальные и чугунные трубы (под проезжей частью дорог, под железной дорогой, при пересечении рек и т.д.). Колодец состоит из следующих элементов (рис.5): 1 - плита днища; 2 - бетонный лоток; 3 – рабочая камера высотой 1800 м и более (допускается меньше при малой глубине колодца); 4 - плита перекрытия; 5 - горловина; 6 - опорное кольцо; 7 – регулировочные камни; 8 – люк 17 Рис.5. Смотровой колодец 18 Для организованного отвода дождевых вод на территории насе­ленных пунктов и промпредприятий устраиваются дождеприемники (рис.6), представляющие собой колодцы, перекрытые приемной решеткой. Дождеприемник состоит: 1- плита днища; 2 - рабочая камера; 3 - плита перекрытия; 4 - решетка; 5 - бордюрный камень; 6 - ходовые скобы; 7 - соединительная ветка (труба) соединяет дождеприемник с закрытой дождевой сетью. 19 Рис. 6. Дождеприёмник 20 Схемы трассировки Рис.7. Схемы трассировки уличной сети А - объемлющая схема – уличные сети прокладывают по проезжей части и опоясывают квартал со всех сторон. Эту схему применяют при плоском рельефе местности iП.З. ≤ 0,005. Б - по пониженной стороне квартала – уличную сеть прокладывают с одной стороны квартала. В - по пониженной грани к двум сторонам квартала – падение поверхности земли происходит под углом к нижней грани. Схемы «Б» и «В» применяют с ярко выраженным рельефом местности при iП.З. ≥ 0,005. При трассировке сети определяются площади кварталов или его части, тяготеющие к расчетным участкам. 21 Основные параметры канализационной сети 1. Наполнение h/d; Рис.8. Наполнение трубы 2.Уклон прокладки трубопровода iтр увязывается с уклоном поверхности земли iп.з. (рис.9). 3.Подобрав диаметр, определяют: - падение трубопровода на участке, м,  (9) где  - слой воды в трубе, м:  (10) Рис.9. Оптимальные условия прокладки трубопровода 4. определение отметок лотков 5. поверхности воды -22- 6. глубины заложения трубопроводов Способы соединения труб разного диаметра рекомендуется производить по шелыгам d2>d1 Трубы одинакового диаметра рекомендуется соединять по уровням воды  Если трубы одинакового диаметра соединить по шелыгам, то образуется подпор на последующем участке: Дюкеры. Для транспортирования сточных вод через реки и овраги служат специальные устройства - дюкеры (рис.10). Дюкер состоит из следующих основных элементов: верхней камеры дюкера (ВКД), нижней камеры дюкера (НКД) и стальных напорных трубопроводов с усиленной -23- антикоррозийной изоляцией, прокладываемых не менее чем в две рабочие нитки d ≥ 150 мм. Верхняя камера дюкера (ВКД) имеет два отделения: мокрое и сухое, разделенные водонепроницаемой перегородкой. В мокром отделении самотечный трубопровод переходит в открытые лотки. Для перекрытия потока воды нижняя камера дюкера опускается на величину потерь напора Н,м. Дюкер работает в самотечно-напорном режиме. Проверяется на нор­мальный и аварийный режим работы. Потери H, м: , (12) где i – удельные потери (см.табл. Ф.А.Шевелева); l – длина дюкера между камерами, м;  – коэффициент местного сопротивления; v – скорость движения в дюкере ≥ 1 м/с. Если трубопровод, подходящий в ВКД, находится на большой глубине, перед дюкером устраивают насосную станцию, и дюкер работает в напорном режиме. Рис. 10. Схема самотечно-напорного дюкера Канализационные насосные станции (КНС) КНС устраивают: - для подъема сточных вод при заглублении трубопровода на значительную глубину (5-7 м); -24- - для перекачки стоков с одного района в главный коллектор другого района или на ГКОС. Насосы подбирают по двум параметрам: подаче qmax.ч и напору H, м,: , (13) где  – геометрическая высота подъема жидкости, равная разности отметок приемной камеры ГКОС и минимального уровня воды в приемном резервуаре насосной станции Z1–Z2, м (см.рис.11); hн.ст – потери напора внутри насосной станции 2-3 м; Hвод – потери напора в напорных трубопроводах, м; от КНС до приемной камеры ГКОС; Hсв – свободный напор на излив 1м. Рис. 11. Расчетная схема определения напора КНС. 1– подводящий коллектор; 2 – приемный резервуар; 3 – машинный зал; 4 – насосные агрегаты; 5 – напорные водоводы; 6 – приемная камера очистных сооружений. Количество насосов в насосной станции должно быть два и более. Число напорных ниток должно быть не менее двух. Трубопроводы, расположенные внутри насосной станции, изготавливаются из электросварных стальных труб. Насосные станции имеют подземную и надземную части. Подземная часть состоит из приемной камеры и машинного зала. При строительстве подземной части используется сборный железобетон или бетон. -25- Обычно подземная часть насосной станции бывает круглая. Надземная часть изготавливается из кирпича или сборного железобетона. Там имеется санузел, щитовая и мастерские. На канализационных насосных станциях применяются насосы марки СМ, например СМ 200-150-400 (СМ - сточно-массные, 200 - диаметр всасывающего патрубка, мм, 150 - диаметр напорного патрубка, мм, 400 - диаметр рабочего колеса, мм). Для подбора насосов строят график совместной работы насос и водоводов (см.рис.12). Рис.12. График совместной работы насосов и трубопроводов. -26- Очистные сооружения Рис.13. Схема очистных сооружений ГКОС Сточные воды по двум напорным трубопроводам с главной канализационной насосной станции (ГКНС) поступают в приемную камеру 1, где происходит гашение скорости и успокоение жидкости. Далее сточная жидкость направляется в здание решеток 2, где в лотках располагаются механические решетки, периодически очищаемые скребковым механизмом от крупных загрязнений. Отбросы, задерживаемые на решетках, конвейером направляются в дробилку 8, где измельчаются и в виде пульпы сбрасываются в канал перед решеткой. Затем воды поступают в песколовки 3, где происходит осаждение примесей минерального происхождения. Скорость движения воды в песколовках должна быть в пределах V=0,15-0,3 м/с. Песколовки бывают горизонтальные, с круговым движением воды, аэрируемые. Осевший песок удаляется на песковые площадки 9. В первичных отстойниках 4 происходит осаждение взвешенных веществ из-за малых скоростей движения V =5-10 мм/с. Осадок удаляется в метантенк 12. В аэротенке 5 происходит процесс окисления органических веществ вследствие воздействия активного ила (биоценоз микроорганизмов-минерализаторов, способных сорбировать на своей поверхности -27- и окислять в присутствии кислорода воздуха органические вещества сточной жидкости). Для нормальной жизнедеятельности микроорганизмов – минерализаторов в аэротенк должен непрерывно поступать воздух, который подается из компрессорной 15. Смесь ила и воды поступает во вторичный отстойник 6, где происходит осаждение ила. В отстойниках вода находится 2 часа. Очищенная сточная вода обеззараживается хлором в течении 30 мин в контактном резервуаре 7. Хлорная вода подается из хлораторной 14. После обеззараживания вода сбрасывается в водоем. Активный ил после вторичных отстойников поступает в распределительную камеру 10, откуда часть ила (возвратный активный ил) направляется в аэротенк, а другая часть (избыточный активный ил) направляется в илоуплотнитель11. Уплотненный избыточный ил перекачивается в метантенк 12 для сбраживания. В метантенке под действием анаэробных микроорганизмов и температуры сбраживания происходит распад или сбраживание органической части сырого осадка и уплотненного избыточного активного ила, т.е. их минерализация. Сброженный осадок из метантенков, как правило, направляется на механическое обезвоживание 13 на вакуум-фильтрах, фильтр-прессах или центрифугах. Обезвоженный осадок может подвергаться термической сушке и использоваться в качестве удобрения. Для того, чтобы уменьшить концентрацию загрязнений биологически очищенных сточных вод до предельно допустимых концентраций органических соединений – 3-6 мг/л по БПКполн необходимо предусмотреть сооружения по доочистке – блоки фильтров, биопруды. Водостоки зданий Водостоки обеспечивают отвод дождевых и талых вод с кровель зданий. Они бывают: 1. Наружные – состоят из желобов, которые собирают воду со ската крыши водосточных труб с воронками, сбрасывающих воду на отмостку у здания. 2. Внутренние – отводят воду по трубопроводам, располо­женным внутри здания, в наружные сети дождевой канализации (закрытый выпуск) -28- а) б) Рис.14. Схемы внутренних водостоков: а, б – закрытый выпуск; в – открытый выпуск Водосточные воронки должны обеспечивать быстрый прием и отвод атмосферных вод. Воронки бывают двух типов: плоские и колпаковые (рис.15). а) б) Рис.15. Водосточные воронки: а - плоская; б - колпаковая Водосточные воронки (рис.15) состоят из корпуса 1, устанавливаемого в перекрытии, рамы 2, решетки 3 или колпака 4 для задержания мусора. Воронки герметично соединяют с кровлей, чтобы атмосферные воды не просачивались и не разрушали перекрытие. Слой гидроизоляции зажимают болтами между корпусом и рамой и заливают сверху мастикой. Применяют водосточные воронки диаметром 80, 100, 150 и 200мм. протяженности подвесных линий более 24 м необходимо устройство прочистки в начале отводной линии. Стояки прокладываются в отапливаемых помещениях. Для пред­отвращения замерзания стояка, при открытом выпуске, в нижней части стояка предусмотрен тройник для подачи теплого воздуха. Выпуски служат для отвода дождевых вод за пределы здания. Закрытый выпуск присоединяется к наружной дождевой сети через колодец. -29- Длина выпуска нормируется СП. При отсутствии наружных сетей делают открытый выпуск, располагаемый на высоте 200 мм от отмостки здания. Минимальный уклон Расчет Расчетный расход q, л/с, с водосборной площади определяют согласно СП. 1) Для кровель с уклоном <1,5%  (21) где F – водосборная площадь, м2;  – интенсивность дождя за 20 мин, определяется по СП в зависимости от географического расположения. 2) Для скатных кровель при i>1,5%  (22) где  – интенсивность дождя за 5 мин,  (23) где n – показатель степени, зависит от географического расположения и периода однократного превышения расчетной интенсивности дождя (см. СП). -30- Литература 1. Павлинова И.И., Баженов В.И., Губий И.Г. Водоснабжение и водоотведение.-М., Юрайт, 2016г. 2. Калицун В.И., Кедров B.C., Ласков Ю.М. Гидравлика, водоснабжение и канализация. - М., Стройиздат,2000. 3. Кедров B.C.,Исаев В.Н., Орлов В.А. Водоснабжение и водоотведение: Учебник для ВУЗов - М.: Стройиздат,2002. 4. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. 4.2. Водопровод и канализация. /Под ред. Староверова Н.Г. - М., Стройиздат, 1990. 5. СП 3-.13330.2012.. Внутренний водопровод и канализация зданий. - М., минстрой России, 2012. 6.СП 31.13330.2012. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения - М.: Минстрой России, 2012. . 7. СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения - М: Минстрой России, 2012г. -31-