Водоснабжение малых населенных пунктов. Схемы водоснабжения населенных пунктов

Описание:

Обеспечение населения России качественной питьевой водой является одной из главных государственных задач, которая приобрела особую актуальность в связи с наблюдающимся практически повсеместно ухудшением общей экологической обстановки и чрезмерным загрязнением водных объектов и источников водоснабжения.

Питьевое водоснабжение сельского индивидуального жилья в западно-сибирском регионе

Результаты промышленных испытаний станции очистки воды*

Все исследуемые режимы работы узла озонирования воды на экспериментальной станции дополнительно сопровождались определением эффективности очистки воды при изменении параметров озонирования. В качестве базового варианта сравнения исследовался режим очистки воды по традиционной технологии: аэрация исходной воды воздухом в колонне через заглубленные аэраторы с последующим фильтрованием.

Полученные результаты показали (табл. 2), что при очистке подземных вод требуемая эффективность (соответствие ГОСТ), при использовании традиционной технологии, обеспечивается лишь при скоростях фильтрования до 8 м/ч. Использование озона в качестве окислителя в технологии предварительной обработки воды перед фильтрованием позволяет интенсифицировать процесс очистки в целом, при этом производительность технологического процесса очистки зависит от способа ввода озона в обрабатываемую воду.

Проведенные промышленные испытания позволили определить наиболее эффективные режимы озонирования воды, которые могут быть положены в основу технологических схем проектируемых станций в зависимости от качественного состава подземных вод, подлежащих очистке, наличия требуемого технологического оборудования, возможностей его приобретения или изготовления. На основании результатов промышленных испытаний были разработаны технические рекомендации для проектирования, изготовления, монтажа и эксплуатации станций средней мощности (до 3000 м 3 /сут.).

Наиболее приемлемой с точки зрения комплектования технологическим оборудованием и эксплуатации станций является технология предварительной обработки воды озоновоздушной смесью путем подачи ее в озонаторную колонну под дождевальный узел с последующим фильтрованием со скоростями до 16 м/ч, при этом качество очищенной воды соответствует ГОСТ.

Диспергирование озоновоздушной смеси непосредственно в обрабатываемой воде через различные аэраторы позволяет добиться более высокого качества воды при повышенных, по сравнению с традиционной технологией, скоростях фильтрования (до 12–25 м/ч в зависимости от способа ввода озоновоздушной смеси).

Эффективность процесса озонирования, как технологического процесса, зависит не только от производительности генератора озона, но и во многом от эффективности контакта озоновоздушной смеси с обрабатываемой водой, а именно от эффективности перемешивания и растворения озона в воде, что в свою очередь влияет на скорость протекающих процессов окисления. Следует также учитывать и факторы, влияющие на скорость деструкции озона (температура, наличие в воде окислителей, металлов и т.д.).

Поскольку станции работали в периодическом режиме (объясняется неравномерностью водоразбора или полным отсутствием его в ночные часы), требовалось использование аэраторов, удовлетворяющих следующим требованиям: максимальное диспергирование озоновоздушной смеси, защищенность от загрязнения окислами железа, возможность оперативной регенерации.

Разработанные конструкции аэраторов для подачи и диспергирования озоновоздушной смеси показали за период испытаний удовлетворительную и надежную работу.

При подаче озоновоздушной смеси внутрь перфорированной сердцевины аэратора давление внутри нее повышается, озоновоздушная смесь через перфорацию поступает под кольца, при этом последние давлением воздуха раздвигаются, и между ними образуется воздухопроводящие щели, через которые озоновоздушная смесь в виде мелких пузырьков поступает в обрабатываемую воду, насыщая ее озоном. Выходящая из перфорированной сердцевины смесь проходит через ряд щелей, образующихся между кольцами, многократно при этом диспергируясь на мелкие пузырьки. В случае засорения зазора между кольцами давление внутри сердцевины повышается, кольца раздвигаются, и загрязнения давлением воздуха выталкиваются в жидкость. Величина зазоров регулируется и обусловлена жесткостью пружины, подобранной на требуемый режим работы аэратора и обеспечивающей требуемое диспергирование озоновоздушной смеси.

Искусственную регенерацию аэрирующей поверхности аэратора можно осуществлять попеременным кратковременным резким искусственным повышением и понижением давления внутри сердцевины, при этом зазоры аэратора освобождаются от загрязнений.

В случае прекращения подачи озоновоздушной смеси (в ночные часы, когда станция не работает), давление внутри сердцевины падает и кольца, подпружиненные крышкой, сжимаются между собой, предотвращая доступ воды внутрь аэратора.

В качестве варианта исследовалась возможность низконапорного поддува озоновоздушной смеси под дождевальный узел в озонаторной колонне. Колонна представляет собой герметичный резервуар, оборудованный системой вентиляции, при этом нижняя часть выполняет роль контактной камеры озона с обрабатываемой водой, а верхняя оборудована оголовком для ввода обрабатываемой сырой воды, ее диспергирования, деаэрации и насыщения озоновоздушной смесью. Внутри оголовка установлена эжекторная насадка для смешивания обрабатываемой воды с подсасываемым из каналов колонны частично отработанным озоном. Над оголовком установлен вихревой аэратор для дегазации сырой воды и первичного насыщения ее кислородом атмосферного воздуха.

Озоновоздушная смесь подводится в колонну через аэраторы, позволяющие тонко диспергировать озоновоздушную смесь. Необходимая степень массопередачи озоновоздушной смеси в обрабатываемую воду обеспечивается высотой и пористостью дождевателя, установленного в оголовке под эжекторной насадкой. Требуемая продолжительность контакта воды с озоном, необходимая для протекания реакций окисления, обеспечивается объемом и числом каналов в колонне, которые обрабатываемая вода последовательно проходит от узла ее ввода в колонну до выпуска.

Дегазация сырой воды и предварительное ее насыщение кислородом осуществляется в пенном слое, образуемом факелом разбрызгиваемой через насадку в вихревом аэраторе воды, завихряемым принудительно подаваемым воздухом.

В процессе промышленных испытаний станций и отработки вариантов технологии в зависимости от качественного состава исходной воды удалось установить, что при обработке подземных вод с невысоким содержанием Fеобщ, Мn, при отсутствии сероводорода и невысоком содержании NH 4 (в основном это подземные воды юго и юго-восточных областей Западно-Сибирского региона) целесообразнее осуществлять поддув обогащенного озоном воздуха непосредственно в вихревой аэратор. Это позволяет использовать в технологии водоподготовки низконапорное воздуходувное оборудование (вентиляторы) и применять малопроизводительные озонаторы.

На основании проведенных исследований и промышленных испытаний экспериментальных станций разработана проектно-конструкторская документация, изготовлены, смонтированы и запущены в эксплуатацию блочно-комплектные станции очистки подземных вод производительностью 500 м 3 /сут. в ПО ЖКХ с. Александровское (3 шт.), п. Каргасок (2 шт.), производительностью до 800 м 3 /сут. в п. Каргасок Томской области. Передана рабочая документация для изготовления и монтажа блочных станций (500 м 3 /сут.) в р/ц Парабель, Молчаново (Томская обл.). С целью изготовления и монтажа экспериментальной промышленной станции очистки подземных вод производительностью 3000 м 3 /сут. для нефтегазодобывающего предприятия в г. Новый Уренгой (Ханты-Мансийский автономный округ) передана рабочая документация в СП «Модус Корпорейшн» (Россия-Франция, г. Сургут, Тюменская обл.).

Строительство индивидуальных домов, занимающее в настоящее время значительное место в реализации общегосударственных программ «Жилище», «Свой дом» требует комплексного решения вопроса инженерного обеспечения. Комфортность жилья обеспечивается не только его архитектурой, но и во многом зависит от качества и надежности инженерных систем: водоснабжения, канализации и др.

Система водоснабжения, обеспечивающая жилье качественной водой при сравнительно невысоких капитальных и эксплуатационных затратах занимает одно из главных мест в общей системе жизнеобеспечения жилья.

Создание индивидуальных систем водоснабжения для отдельного дома, группы индивидуальных домов становится актуальной, с одной стороны, по причине постоянно повышающихся тарифов за воду, забираемую из централизованных систем водоснабжения, с другой стороны – если присоединение к централизованной системе водоснабжения по каким-либо причинам невозможно или экономически невыгодно (удаленность от централизованных систем водоснабжения, значительные затраты на присоединение к сетям и т.п.). Особенностью индивидуального водоочистного оборудования, а также условий его эксплуатации в составе автономных инженерных систем жилого дома в Западно-Сибирском регионе является небольшая производительность (1–5 м 3 /сут.), неравномерность водоразбора в течение суток, дней недели и сезона. При этом оно должно отличаться компактностью, максимальным удобством в обслуживании и обеспечивать надежную очистку исходных подземных вод определенного состава до питьевого стандарта.

Разработанные авторами конструкции индивидуальных (рис. 2, 3) и коллективных (рис. 4, 5) установок очистки подземных вод для питьевого водоснабжения сельских домов в Западно-Сибирском регионе учитывают не только специфику качественного состава вод, но и специфику водопотребления воды населением в данном регионе (продолжительность и интенсивность водоразбора по часам суток и сезонам года, нормы расходования воды на человека, средний состав семьи и т.д.) .

Конструктивные особенности водоочистных установок учитывают не только вышеуказанные региональные факторы, но и требования потребителей к качеству очищенной воды, например, если по некоторым показателям требуется повышенное, по сравнению с ГОСТ, качество воды. Существующие на сегодняшний день системы водоснабжения сельских населенных пунктов позволяют кардинально изменить ситуацию по снабжению населения качественной питьевой водой. Как правило, сельские населенные пункты имеют в качестве источника водоснабжения артезианскую скважину (одну или несколько), например, в Томской области таких сельских населенных пунктов более 75 %, а в качестве аккумулятора воды – одну или несколько (1–3) водонапорных башен. Как правило, эти два звена составляют основу системы водоснабжения населенного пункта.

Во многих сельских населенных пунктах частное индивидуальное жилье имеет свои водозаборные скважины и не пользуется услугами систем водоснабжения населенного пункта.

Водопроводные разводящие сети, подающие воду от башен к жилью по своему исполнению, конфигурации (разветвленность сетей), используемым материалам труб, по способам их прокладки и наличию сооружений на них (водоразборные колонки, пожарные гидранты и т.д.) настолько разнолики, что не поддаются какой-либо приемлемой систематизации. Однако это не может помешать решению проблемы усовершенствования систем водоснабжения сельских населенных пунктов.

На основании исследований, проводимых коллективом сотрудников ТГАСУ в различных районах Западно-Сибирского региона (Томская, Тюменская, Кемеровская, Новосибирская области и Алтайский край), достаточно широкого использования в практике водоочистки разработанных ТГАСУ станций малой и средней мощности, доведена до производства серия индивидуального водоочистного оборудования, предназначенного для очистки подземных вод (рис. 3, 5). Следует отметить, что выбор водоочистного оборудования требует достаточно корректной оценки качества подземных вод, подлежащих очистке и использованию для питьевых целей. Техническая характеристика разработанного водоочистного оборудования приведена в табл. 3.

В качестве варианта для сельского дома с подворьем и приусадебным участком, имеющего собственную водозаборную скважину, авторами разработан комбинированный бак-аккумулятор воды с встроенной водоочистной установкой (рис. 6). Бак одновременно выполняет две функции: служит как накопитель воды, а встроенный комбинированный фильтр обеспечивает очистку подземных вод до требований ГОСТ. Емкость бака-аккумулятора определяется исходя из ежесуточного количества расходуемой воды на хозяйственно-питьевые нужды, а производительность водоочистной установки – исходя из максимального часового расхода воды в сезон максимального потребления воды (как правило, летний период).

Как технологическое сооружение, бак-аккумулятор на индивидуальной системе водоснабжения сельского жилого дома выполняет функции окисления сырой воды, ее дегазации, аэрирования и очистки. Бак может устанавливаться в чердачном помещении жилого дома, либо любой надворной постройки, кроме этого может устанавливаться на отдельной эстакаде в удобном для пользования месте. В зависимости от места его установки, в отдельных случаях его требуется утеплять на зимний период.

Длительные промышленные испытания различного водоочистного оборудования для очистки подземных вод в различных районах Томской, Кемеровской, Тюменской и Свердловской областей на системах водоснабжения малой мощности (до 5 м 3 /сут.) индивидуальных домов показали их удовлетворительную и надежную работу.

Малогабаритные станции производительностью до 100 м 3 /сут. смонтированы и запущены в эксплуатацию на системах водоснабжения предприятий в г. Рубцовск (Алтайский край), п. Яя (Кемеровская обл.); ДОЦ «Дружба», «Солнышко», «Лукоморье», «Юный Томич» (с. Аникино, Томская обл.), ДОЦ «Солнечный» (п. Калтай, Томская обл.), в р/ц Молчаново и Парабель (Томская обл.), г. Сургут (Тюменская обл.), Томском филиале АО «Сибмост» (г. Томск), гг. Сухой Лог, Богданович, Екатеринбург (Свердловская обл.) и др.

Разработана рабочая проектно-конструкторская документация, и на ее основании изготовлена и внедрена малая серия водоочистных установок на системах водоснабжения индивидуальных жилых домов в поселках: Аникино, Тимирязево, Кисловка, Наука, Якорь, Каргасок; с. Александровское, с. Кожевниково и р/ц Молчаново (Томская обл. – всего 24 шт.), п. Яя (Кемеровская обл. – 8 шт.), г. Рубцовск (Алтайский край – 6 шт.), г. Сургут (Тюменская обл. – 4 шт.), г. Екатеринбург (1 шт.), в цехах приготовления и розлива минеральной и газированной воды в с. Зырянское, п. Шегарка и п. Чажемто (Томская обл. – 4 шт.).

С целью разработки эффективных, надежных и простых в эксплуатации технологий и водоочистного оборудования, в натурных условиях населенных пунктов региона коллективом сотрудников ТГАСУ проводятся комплексные технологические исследования. В результате экспериментальных исследований разрабатываются технологии, позволяющие получить кондиционную воду, соответствующую современным требованиям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Алексеев М. И., Дзюбо В. В. Исследование технологии очистки подземных вод и разработка индивидуального водоочистного оборудования// Известия вузов. Строительство. № 10, 1998, с. 88-93.

2. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Автономная станция водоснабжения из подземных источников// Информационный листок № 258-96. Томск; МТЦНТИиП, 1996. 4 с.

3. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Аэрация-дегазация подземных вод в процессе очистки// Водоснабжение и санитарная техника. № 6, 2003, с. 21-25.

4. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Изучение кинетических параметров процесса аэрации дегазации подземных вод // Вестник Томского государственного арх.-стр. ун-та.-Томск: ТГАС, №1 (6), 2002, с. 171-181.

5. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Многоканальная противоточная озонаторная колонна// Информационный листок № 234-96. Томск; МТЦНТИиП, 1996, 4 с.

6. Дзюбо В. В. Исследование возможности и эффективности озонирования подземных вод Западной Сибири для питьевого водоснабжения// Известия Вузов. Строительство, № 6, 1997, с. 85-89.

7. Дзюбо В. В. Эффективность озонирования в процессе очистки подземных вод// Вестник Томского гос. арх.-стр. ун-та. Томск; ТГАСУ, № 1, 2004, с. 107-115.

8. А.с. 1370090 СССР, МКИ СО 2 F 3/20. Устройство для аэрации жидкостей/ Дзюбо В. В.Опубл. 30.01.88. Бюл. № 4.

9. Дзюбо В. В. Пневматические аэраторы для насыщения жидкостей газами// Научно-технические разработки: водоснабжение и водоотведение: Сборник информационных материалов. Томск; МТЦНТИиП, 1995, 42 с.

10. Дзюбо В. В., Алферова Л. И. Малогабаритное водоочистное оборудование для индивидуального жилья в сельской местности Западной Сибири// Проблемы питьевого водоснабжения и пути их решения: Сборник материалов научно-технического семинара. М.: ВИМИ, 1997, с. 98-103.

11. Дзюбо В. В., Алферова Л. И., Черкашин В. И. Водоочистные системы для индивидуального дома// Сельское строительство, №1, 1998, с. 35-37.

Основной задачей, которая стоит перед проектировщиками систем водоснабжения, является рациональное использование ресурса, и его санитарная защищённость. В основном, воду потребляют: промышленность, сельское хозяйство и население.

И если во многих видах производств её можно использовать повторно, то для двух других категорий потребителей вода нужна питьевого качества. Проекты по водоснабжению поселка или города, разрабатываемые с учётом имеющихся источников и прочих местных условий, и призваны обеспечить необходимое качество и количество воды.

Вид источника водоснабжения, и что он определяет

В природе существует две , откуда человек может брать воду:

1. К первой относятся озёра, водохранилища и реки – то есть поверхностные источники пресной воды. В озёрах вода более чистая, меньше содержит взвешенных частиц и обладает большей степенью минерализации. В водохранилищах и реках вода более мягкая, содержит больше органических веществ, из-за чего уровень её цветности более высокий. В целом, качество воды в поверхностных источниках сильно колеблется в зависимости от сезона.

1. Ко второй категории относятся воды, добываемые из подземных водоносных горизонтов, а так же родников, самотёком выходящих на поверхность. Вода из таких источников имеет гораздо более высокое качество и ей не требуется глубокая очистка. Единственно, воды из наиболее глубоких известняковых слоёв, которые называют артезианскими, часто значительно обогащены железом и фтором.

На заметку: В таком случае, проект водоснабжения поселка или небольшого города, снабжающегося из артезианской скважины, предусматривает строительство станции, где вода должна очищаться на специальных установках.

От вида источника зависит структура всей системы водоснабжения: её технологическая схема (один из вариантов представлен на фото снизу), виды и количество входящих в неё сооружений, стабильность подачи воды, строительная цена и эксплуатационные расходы.

Главное, что должен обеспечить любой проект водоснабжения города, это:

• Питьевое качество;
• Необходимое количество;
• Оптимальную мощность, не вредящую экологии водоёма;
• Кратчайшее расстояние от источника до потребителя.

На заметку: Интенсивная эксплуатация подземных источников может нарушить естественную прочность глубоких слоёв грунта, да и мощностей их недостаточно, чтобы обеспечивать крупные населённые пункты. К тому же, добыча подземных вод – достаточно дорогое удовольствие, поэтому их применение ограничено.

Состав системы, начиная от водозабора

Для того чтобы снабдить население водой, необходимо построить целый комплекс, включающий в себя сооружения по забору, очистке и хранению ресурса, а так же его подачи к месту потребления.

• Для того и разрабатываются проекты водоснабжения города, чтобы точно определить, сколько и каких именно сооружений требуется для эффективного снабжения. При этом, кроме вида источника учитываются ещё многие факторы, по которым, собственно, и осуществляется классификация таких систем.

• К поверхностным источникам, которые имеют свою собственную классификацию, предъявляются совсем иные требования, нежели к подземным. Особое значение здесь имеют не только гидрогеологическая обстановка, но и геологические особенности местности.

• Чтобы, к примеру, построить водозабор берегового типа, необходим крутой берег с плотным грунтом, превышающая десятиметровую отметку глубина, малое образование донных наносов.
• Для русловых сооружений наоборот: нужен пологий берег с неустойчивым грунтом, и малая глубина источника — им небольшое количество наносов на дне не страшно.
• В них могут проектироваться оголовки двух типов:
  1. Первый тип призван только защитить и укрепить окончания самотечных трубопроводов, забирающих из источника воду.
  2. Второй тип представляет собой камеру, принимающую воду. К ней присоединены концы труб, которые и берут воду из камеры.

Примечание: В большинстве случаев оголовки являются постоянно затопленными, но есть и незатопляемые варианты, или затопляемые только при высоком уровне воды.

Станции I и II подъёма

Водозабор является первым в цепочке сооружений водоснабжающей системы. Второй идёт станция I подъёма – если она, как в случае с подземным источником, не совмещается с водозабором.

Эта станция может осущетсвлять подачу воды по трём схемам:

1. Непосредственно на точки потребления — то есть, без предварительной очистки;
2. В накопительные резервуары;
3. На очистные сооружения.

Непосредственно в потребительскую сеть вода подаётся станцией II подъёма — с помощью насосов, которые, в зависимости от объёма накопительной ёмкости могут работать ступенчато или равномерно. Тут всё зависит от режима потребления ресурса, исходя из графика выбирается и схема подачи.

Всего может быть три варианта организации сети:

• С водонапорной башней , которая обычно располагается в начале сети. При такой схеме станцию рассчитывают на средний расход. Суть её работы такова: при минимальном потреблении вода накапливается в ёмкости с тем, чтобы в часы пик можно было поддерживать максимальный объём подачи.

• С применением контрезервуара . Он, наоборот, выносится за пределы сети — такие схемы чаще всего используют при проектировании или при их совмещении с хозяйственно-питьевыми;

• Безбашенный. Так как в этой схеме нет аккумулирующей напор ёмкости, ей требуется большее число насосов. Их количество рассчитывают путём деления максимального расхода по графику, на максимальную подачу одного агрегата.

Вариант с водонапорной башней встречается наиболее часто, так как это сооружение лучше всего обеспечивает стабильную работу сети. А так же, что немаловажно, башня позволяет уменьшить диаметр магистрального трубопровода – а соответственно, и её общую стоимость.

На поселковых водопроводах могут устанавливаться металлические башни. В более крупных населённых пунктах это чаще всего кирпичное сооружение в виде многогранного либо цилиндрического ствола, или железобетонное — в виде бака или стакана.

Более подробно с возможными схемами подачи воды вас ознакомит видео в этой статье.

Особенности устройства наружной сети

Комплекс сооружений, позволяющий доставить воду от источника до конечного потребителя, называют наружной системой водоснабжения.

Основные требования, которые к ней предъявляются, это:

• Экономичность;
• Экологическая надёжность;
• Бесперебойность работы с учётом роста потребления ресурса;
• Обеспечение питьевого качества и необходимого напора воды.

Сеть состоит из магистрального и распределительного трубопроводов: первый осуществляет транспортировку воды в жилые кварталы и микрорайоны, второй – к пожарным гидрантам.

По конфигурации сеть может быть:

1. Тупиковой — то есть, с разветвлённой структурой;

1. Кольцевой (с замкнутым контуром).

На заметку: Кольцевая сеть более надёжна, поэтому для обеспечения водой населённых пунктов чаще всего проектируют именно этот вариант. При этом прокладка трассы должна осуществляться кратчайшим путём и по наиболее возвышенным точкам в рельефе.

Состав трубопроводов

Естественно, основным материалом для магистралей являются трубы. Варианты могут быть разными, на выбор влияют климатические и гидрогеологические условия местности, сейсмичность, расчётные нагрузки и гидростатическое давление.

Небольшая инструкция по видам труб представлена в таблице:

Кроме непосредственно труб, магистрали оснащаются разного рода арматурой:

1. Запорно-регулирующей (вентили и задвижки);
2. Предохранительной (обратные и редукционные клапаны, воздушные вантузы);
3. Водоразборной (колонки, выпуски, гидранты);
4. Компенсаторами.

В сети так же проектируются колодцы и камеры, в которых эта самая арматура и устанавливается. В основном, их стоят из монолитного или сборного железобетона.

• Защиту трубопроводов от динамических нагрузок может обеспечить только правильная глубина заложения.
• Низ трубы обязательно должен находиться дальше отметки промерзания грунта, а её верх должен быть закрыт минимум метровым слоем земли.

• В местах поворотов и разветвлений трубопроводов, на них монтируют фасонные части, а для защиты от внутреннего давления, в этих местах устанавливают специальные упоры.
• В тех местах, где магистраль пересекается с автомобильной или железной дорогой, прокладку труб осуществляют в путепроводах, либо под насыпями в водопропускных трубах.

Как вариант, предусматривается футляр в виде другой трубы, диаметр которой на 30 см больше тубы водопроводной.

Подготовка воды

Крайне редко вода изначально имеет хорошее качество и не требует дополнительной очистки. Чаще всего анализы показывают, что использовать воду для питья можно только после проведения комплексных мероприятий по очистке.

Кроме качества воды в самом источнике, на выбор способов очистки влияют местные условия, назначение водопроводной сети, экономическая целесообразность и производительность очистной станции.

Перечень методов очистки выглядит примерно так:

Заключение

Организация систем водоснабжения является довольно сложным и ответственным процессом, и учесть все требования и нюансы может только грамотно разработанный проект. В случае ошибок в нём, либо неправильной эксплуатации систем, трубопроводы становятся постоянными источниками переувлажнения грунта.

Это приводит к его просадке не только под водопроводной магистралью, но и под другими, близко расположенными коммуникациями и сооружениями — чего никак нельзя допускать.

Пособие по проектированию водоснабжения (и канализации), сети которых прокладываются в сложных геологических условиях, поможет обеспечить эксплуатационную надёжность систем, основными критериями которой является способность трубопроводов деформироваться без потери транспортируемого ресурса. Если утечка всё же произошла, важно иметь возможность быстро получить об этом информацию, а воду своевременно собрать и отвести в ливневую канализацию.

На территории большинства населенных пунктов (городов, поселков) существуют различные категории водопотребителей, предъявляющих, разнообразные требования к качеству и количеству потребляемой воды. В современных городских водопроводах расход воды на технологические нужды промышленности составляет в среднем около 40% всего объема, подаваемого в водопроводную сеть. Причем около 84% воды берется из поверхностных источников и 16%--из подземных.

Схема водоснабжения для городов с использованием поверхностных водоисточников представлена на рисунке. Вода поступает в водоприемник (оголовок) и по самотечным трубам 2 перетекает в береговой колодец 3, а из него насосной станцией первого подъема (HC-I) 4 подается в отстойники 5 и далее на фильтры 6 для очистки от загрязнений и обеззараживания. После очистной станции вода поступает в запасные резервуары

Рис. 1. Схема водоснабжения населенного пункта. 1 -- водоприемник; 2 -- самотечные трубы; 3 -- береговой колодец; 4 -- насосная станция I подъема; 5 -- отстойники; 6 -- фильтры; 7 -- запасные резервуары чистой воды; 8 -- насосная станция II подъема; 9 -- водоводы; 10 -- водонапорная башня; 11 -- магистральные трубопроводы; 12 -- распределительные трубопроводы; 13 -- ввод в здания; 14 -- водопотребители чистой воды 7, из которых она насосной станцией второго подъема (НС-П) 8 подается по водоводам 9 в напорно-регулирующее сооружение 10 (наземный или подземный резервуар, размещенный на естественном возвышении, водонапорная башня или гидропневматическая установка). Отсюда вода поступает по магистральным линиям 11 и распределительным трубам 12 водопроводной сети к вводам в здания 13 и потребителям 14

Систему водоснабжения или проектирования обычно разделяют на две части: наружную и внутреннюю. К наружному водопроводу относят все сооружения для забора, очистки и распределения воды водопроводной сетью до вводов в здания. Внутренние водопроводы представляют собой совокупность устройств, обеспечивающих получение воды из наружной сети и подачу ее к водоразборным приборам, расположенным в здании.

Использование подземных водоисточников обычно позволяет обходиться без очистных сооружений. Вода подается непосредственно в запасные резервуары 2. При использовании подземных вод, а также при водоснабжении крупных городов может быть не один, а несколько источников водопитания, расположенных с разных сторон населенного пункта. Такое водоснабжение позволяет получить более равномерное распределение воды по сети и поступление ее к потребителям. Неравномерность водопотребления с увеличением численности населения в городах в значительной мере сглаживается, что позволяет обходиться без напорно-регулирующих сооружений. В этом случае вода от НС-П поступает непосредственно в трубы водопроводной сети.

Рис. 2. Схема водопровода при подземном водоисточнике: 1 - артезианская скважина с насосом; 2 - запасной резервуар; 3 - НС-II; 4 - водонапорная башня; 5 - водопроводная сеть

Подача воды для целей пожаротушения в городах обеспечивается пожарными автомобилями от гидрантов, установленных на водопроводной сети. В небольших городах для подачи воды на тушение пожаров включают дополнительные насосы в НС-И, а в крупных городах пожарный расход составляет незначительную часть водопотребления, поэтому практически не оказывают влияния на режим работы водопровода.

В соответствии с современными нормами в населенных пунктах с числом жителей до 500 чел., которые располагаются в основном в сельской местности, должен устраиваться объединенный водопровод высокого давления, обеспечивающий хозяйственно-питьевые, производственные и пожарные нужды. Однако нередки случаи, когда сооружается только хозяйственно-питьевой водопровод, а на пожарные нужды воду подают передвижными насосами из водоемов и резервуаров, пополняемых от водопровода.

В малых населенных пунктах для хозяйственно-противопожарных нужд чаще всего устраиваются системы местного водоснабжения с забором воды из подземных источников (шахтных колодцев или скважин). В качестве водоподъемных устройств применяют центробежные и поршневые насосы, системы «Эрлифт», ветросиловые установки и др. Наиболее надежны и удобны в эксплуатации центробежные насосы. Что касается других водоподъемных устройств, то вследствие малой производительности они могут использоваться лишь для пополнения пожарных запасов воды в водоемах, резервуарах, водонапорных башнях.

1. ул. ХХХХ - с прекращением учебного процесса в школе №Х и детском саду №ХХ.

2. микрорайон "ХХХХ" - с недельным прекращением водоснабжения.

В большинстве населенных пунктов ХХХХХ района водопроводные сети полностью проамортезировались и нуждаются в капитальном ремонте, за 1-ое полугодие 2005 года в с. ХХХ и с. ХХХХ аварийная бригада выезжала для устранения порывов водопроводных систем более 20 раз, а ликвидация одной средней аварии за пределами пос.ХХХ обходится предприятию в 12тыс.руб (эксплуатация аварийной машины, экскаватора, бульдозера, вакуумной машины, сварочного агрегата, оплаты труда аварийной бригады), а ежемесячное начисление в данных деревнях составляет 18,5тыс. руб.
С увеличением объектов и объемов работ остро ощущается нехватка экскаватора, так как количество специализированной техники на предприятии не изменилось.
Планируемый тариф на 2005 год не был принят администрацией района, поэтому ремонтный фонд по участку ВКХ был полностью исключен из титульного списка, а это в конечном итоге отрицательно сказалось на качестве питьевой воды (анализы прилагаются).
Количество нестандартных проб по микробиологическим и химическим показателям в районе за 9 месяцев 2005 года составило 39% (из 41 пробы не отвечает требованиям СанПиН 16 проб).
Основными причинами загрязнения воды являются: отсутствие санитарно-защитных зон и заболоченность местности, а также частые повреждения труб. Хотя предприятие находится в трудном финансовом положении, но средства для сдачи воды на исследования согласно графика изыскиваются, а данная годовая сумма составляет 966 тыс. руб.
В целом по ХХХХХ району в 2004 году суммарный забор воды составил 1086тыс. м3, объем реализации - 973,2тыс. м3 на сумму 5706,5тыс. руб., а расходы по участку составили 6653,5 тыс. руб.
В настоящее время в пос. ХХХХ услугами водоснабжения пользуются 10029 человек и возникает проблема обеспечения водой в летний период. Исходя из принятых норм водоснабжения на предоставленные коммунальные услуги (табл. №2) годовая потребность населения составляет 503тыс.м3 воды,

С учетом скота (103 голов) и поливом (2138 хозяйств) общее водопотребление 558,2 тыс. м3/год. В 2004 году объем забора воды с артезианских скважин по пос. ХХХ составил 821 тыс.м3, из этого количества использовано на хозяйственно-питьевые нужды - 551 тыс.м3 , на производственные нужды-161 тыс.м3 , утечки и неучтенные расходы составили 66тыс.м3.
Одной из причин нехватки воды являются большие перепады диаметров труб, в результате не соблюдается истинное потокораспределение: одни кольца водопроводной сети оказываются перегруженными, другие недогруженными. Минимальный напор сети водопровода при максимальном хозяйственно-питьевом водозаборе на вводе в здание должен быть не менее 10м, при большей этажности на каждый этаж необходимо добавлять 4м, поэтому требуемый напор для обеспечения бесперебойного водоснабжения многоквартирных домов, находящихся в центре пос. ХХХ должен составлять 26м, но на практике же напор потребления от 10 до 15м, что соответствует только второму этажу многоэтажного дома, поэтому для обеспечения требуемого количества воды необходимо строительство артезианских скважин (см. расчет в приложении №2).
По ул. ХХХХХ пос. ХХХХ идет строительство многоквартирного дома, что еще больше усугубит положение с водоснабжением, поэтому необходимо выполнять технические условия, выданные на данный дом, где было запланировано строительство артезианской скважины.
На начало второго полугодия 2005г. по пос. ХХХ установлено 470 узлов учета холодной воды.
В мае 2005 года на баланс предприятия были приняты водопроводные сети микрорайона "ХХХХХ" (18км). Более 50% данных сетей не подлежит ремонту и должны быть заменены. Ни одна из переданных артскважин не проходит по качеству воды.
Согласно штатного расписания на обслуживание водопровода по пос. ХХХ численность рабочих должна составлять 13 человек, на данный момент в связи с низкой оплатой труда численность составляет 7 человек. Также с этим связана высокая текучесть кадров, которая привела к потере квалификационного персонала, что соответственно сказывается на скорости и качестве выполнения ремонтных работ. Зачастую ремонт водопроводной сети производится в ночное время, а также в выходные и праздничные дни. Поэтому просим выделять денежные средства согласно плану целевой программы на 2005 - 2010г.г. и не снижать экономически обоснованный тариф на стоимость 1м3 воды как это произошло в 2004году. При постоянном занижении тарифов возможен выход из строя всех водопроводных сетей пос. ХХХ через 5-6 лет.

Выводы:
1. Необходимы вложения в капитальное строительство водопроводных сетей пос. ХХХ и ХХХХХ района (согласно сводному плану первоочередных мероприятий).
2. Необходимо провести переоценку запасов подземных вод.

Проблемы водоснабжения п.ХХХ
В настоящее время в п.ХХХХ услугами водоснабжения пользуются 7035 человек. Годовая потребность населения в среднем составляет 616тыс.м3. В 2004 году объем забора воды с артезианских скважин составил 821тыс.м3, из этого количества использовано на хозяйственно-питьевые нужды 551тыс.м3, на производственные нужды 161тыс.м3, утечки и неучтенные расходы составили 66тыс.м3.
За первое полугодие 2005г. на нужды населения использовано 328тыс.м3.
Данные тенденции роста водопотребления свидетельствуют о том, что производительность артезианских скважин не в состоянии обеспечить подачу воды потребителям в полном объеме. Немаловажную роль в подаче воды играют частые повреждения водопроводной сети, как наружной, так и внутренней, в виду ее большого износа, так за первое полугодие 2005г утечки составили 4% (16тыс.м3).
В результате больших перепадов диаметров труб и в разнице геодезических отметок не соблюдается истинное потокораспределение: одни кольца водопроводной сети оказываются перегруженными, другие недогруженными. Минимальный напор сети водопровода при максимальном хозяйственно-питьевом водоразборе на вводе в здание должен быть не менее 10м, при большой этажности на каждый этаж необходимо добавлять 4м, поэтому требуемый напор для обеспечения бесперебойного водоснабжения многоквартирных домов, находящихся в центре п.ХХХХ должен составлять 26м. Но на практике же напор составляет в часы максимального водопотребления от 10 до 15м, что соответствует только второму этажу многоэтажного дома.
Для обеспечения требуемых расходов воды необходимо учитывать коэффициент неравномерности водопотребления в разные часы работы сети. Суточный расход на нужды населения составляет 1680м3, а производительность скважин 1776м3 (по этим цифрам видно, что суточный резерв имеется), но с учетом коэффициента часовой неравномерности, который определяется из выражения:
qч max = Kч max * Qсут.max/24,
где К-коэффициент часовой неравномерности,
К=Аmax*Bmax,
Аmax-коэффициент, учитывающий благоустройства зданий, принимаемый по таблице СНиПа 1,3
Bmax-коэффициент, учитывающий число жителей в населенном пункте, принимаемый 1,3
К = 1,3 * 1,3 = 1,69
qч max = 1,69 * 1680 / 24

Часовая производительность скважин
qч max = 1776 / 24 = 74м3
Это свидетельствует о том, что в часы максимального водопотребления дефицит воды составляет:
118,3 - 74 = 44,3м3

Для решения данной проблемы необходимо:
1. Провести мониторинг скважин для уточнения их действительного дебита с внедрением погружных насосов с улучшенными характеристиками.
2. Строительство насосной станции 2-го подъема с баком-аккумулятором, емкостью не менее 300м3 или бурение 4-х артезианских скважин, с дебетом не менее 10м3/ч.

В микрорайоне "ХХХХ" требуемое давление на вводах в здания не обеспечивается. По СНиП оно должно составлять для 5-ти этажного дома 26м, что соответствует 2,6атм. Фактическое давление в виду малой высоты водонапорной башни 1,8атм.
Поэтому необходим капитальный ремонт водонапорных башен как в микрорайоне, так и по ул.ХХХХ, с поднятием их на более высокий уровень.
Для обеспечения надежности водоснабжения улиц ХХХХ, ХХХХ, ХХХХХ необходимо предусмотреть резервирование с водопроводом по ул.ХХХХ и бурением артезианской скважины.
Из-за частых порывов водопровода, который был построен хозяйственным методом без соблюдения норм и правил (износ до 85%), потери воды составили 7%. Поэтому необходима реконструкция водопроводных сетей.

Пояснительная записка к расчету тарифов на ХХХХ г. по участку ВКХ.
За 2004 г. МУПЖКХ "ХХХ" приняло на баланс артезианскую скважину №ХХХ и 1,87 км водопроводной сети от ХХХ. После этого на артезианской скважине были установлены узлы учета расхода воды и электроэнергии. Сумма затрат составила 67 тыс. рублей. Также от ХХХ была принята КНС и 0,915 км канализационной сети. Сумма затрат по КНС на замену и монтаж электрооборудования составила 110 тыс. рублей.
В 2004 г. были приняты водопроводные сети и артскважины пос. ХХХ, ст. ХХХ, д. ХХХХ, пос. ХХХХ В 2005г. приняли пос. ХХХХ и сети МУПЖКХ " ХХХХ ".Затраты по данным объектам на ремонт водопроводных сетей составили за 2004-2005 гг. 282,2 тыс.руб., они небыли включены в тарифы и осуществлялись за счет средств предприятия.
2.Транспорт.
Из-за удаленности обслуживаемых объектов участок "Водоканал" несет большие транспортные расходы. Разброс составляет до 30 км. Одна поездка в д. ХХХХ для ремонта водопровода обходится участку в 9 тыс. руб., а ежедневные затраты на автотранспорт в среднем составляют по 16,2 тыс. руб.
3. Электроэнергия.
Увеличение расхода электроэнергии связано с большим износом водопроводных сетей. Так если за 2004 г. утечки и неучтенные расходы воды составили 60 тыс. м3 , то за первое полугодие 2005 г. потери воды составили 96,5 тыс. м3, а ожидаемые потери на 2005 г., не считая переданных объектов от МУПЖКХ "ХХХХ ", составят 108,2 тыс. м3.
Уменьшение объемов реализации воды связано с установкой населением узлов учета расхода воды. При установке узла учета объем потребления воды в среднем уменьшается в 4 раза от нормативного значения и составляет 45 л/сутки.
На первое полугодие 2005 г. установлено 470 узлов учета расхода воды.

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 бытьобъединенными илираздельными .

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 иподземным 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 м 3), то для регулирования работы насосной станции второго подъема используется пневматическая установка.

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

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.

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.

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

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 бытьнапорными исамотечными . 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).

Р

давление в сети

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.