С/х водоснабжение

1. Основные виды обработки воды. Схемы питания разводящей сети.

Классификация и основные элементы систем водоснабжения

Изучение качества воды природного источника позволяет установить характер необходимых операций по ее обработке, В некоторых случаях на очистные сооружения возлагается задача устранения какого-либо определенного недостатка природной воды или целого комплекса недостатков, а иногда — задача искусственного придания воде новых свойств, требуемых потребителем.

Все разнообразные задачи, возлагаемые на очистные сооружения, могут быть сведены к следующим основным группам:

1) удаление из воды содержащихся в ней взвешенных веществ (нерастворимых примесей), что обусловливает снижение ее мутности; этот процесс носит название осветления воды;

2) устранение веществ, обусловливающих цветность воды, — обесцвечивание воды;

3) уничтожение содержащихся в воде бактерий (в том числе болезнетворных) — обеззараживание воды;

4) удаление из воды катионов кальция и магния — умягчение воды; снижение общего солесодержания в воде — обессоливание воды; частичное обессоливание воды до остаточной концентрации солей не более 1000 мг/л носит название опреснения воды.

В некоторых случаях может производиться удаление отдельных видов солей (обескремнивание, обезжелезивание и т. п.).

Степень необходимой глубины осветления, обесцвечивания, обессо-ливания воды зависит от характера ее использования.

На очистные сооружения могут быть возложены также отдельные специальные задачи — удаление растворенных в воде газов (дегазация), устранение запахов и привкусов природной воды и др.

В некоторых случаях (в соответствии с требованиями производственных потребителей, условиями эксплуатации водопроводов или для ус-пешногЬ проведения операций по самой очистке воды) необходима спе -

Циальная обработка воды для достижения требуемого значения рН, придания воде свойств стабильности и т, п.

Часть операций по обработке воды может быть отнесена к процессам собственно очистки воды: устранение мутности, цветности, удаление планктона, бактерий и избыточного количества растворенных солей. Но такие операции, как стабилизация воды, поддержание требуемого значения рН и т. п., имеющие целью придание воде свойств, необходимых для предотвращения коррозии трубопроводов, успешного протекания коагулирования воды и т. п., уже не могут быть отнесены к процессам очистки воды. Таким образом, понятие «обработка» воды является более общим, чем понятие «очистка» воды. Очистка воды — это частный случай ее обработки.

Как было сказано, для отдельных видов потребителей очистные сооружения должны решать комплексно несколько из указанных задач. Например, в хозяйственно-питьевых водопроводах, использующих речную воду, на очистные сооружения возложены задачи осветления, обесцвечивания, устранения запахов и привкусов воды, а иногда одновременно и ее умягчения.

Решение всех поставленных перед очистными сооружениями задач может проводиться путем использования различных технологических приемов. Так, осветление воды может быть достигнуто путем отстаивания и фильтрования ее. Причем отстаивание может быть простым механическим, когда очищаемая вода проходит через специальные бассейны (отстойники) с весьма малой скоростью. Время осаждения взвешенных частиц зависит от их размеров. Чем мельче частицы, тем больше времени потребуется для их осаждения. При этом коллоидные частицы могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время. Для их осаждения, а также вообще для ускорения процесса осаждения взвеси применяют коагулирование. В воду, подлежащую осветлению, вводят химические реагенты (коагулянты), способствующие связыванию частиц, обусловливающих мутность, в крупные хлопья, что ускоряет их выпадение в отстойниках.

В ряде случаев воду для глубокого осветления после отстойников направляют на фильтры, где она дополнительно осветляется, проходя через слои фильтрующего материала. Такая двухступенчатая система осветления широко применяется при очистке речной воды, используемой для питьевого водоснабжения.

Схема пит. Разв. Сети.Водоводы прокладывают для транспортирования воды от источника водоснабжения к очистным сооружениям и от резервуаров чистой воды к магистральной сети. Согласно СНиП водоводы укладывают не менее чем в две параллельные линии с расстоянием между ними от 10 до 100м. с пропускной способностью каждой из них не менее 70% расчетного расхода системы водоснабжения. Для подачи воды непосредственно к местам ее потребления (жилым зданиям, цехам промышленных предприятий) служит водопроводная сеть. При трассировании линий водопроводной сети необходимо учитывать планировку объекта водоснабжения, размещение отдельных потребителей воды, рельеф местности и т.д.

Правила трассировки вытекают из требований, предъявляемых к водопроводной сети. По форме сети делят на кольцевые (рис.2.1б), т.е. состоящие из одного или несколько замкнутых контуров, и разветвленные, или тупиковые (рис.2.1а).

Рис.2.1 - Схемы водопроводных сетей.

а-разветвленной; б-кольцевой; НС- насосная станция; ВБ- водонапорная башня.
Разветвленные водопроводные сети выполняют для небольших объектов водоснабжения, допускающих перерывы в снабжении водой. Эти сети целесообразны при сосредоточенном потреблении воды в отдаленных друг от друга точках сети. Кольцевые водопроводные сети выполняют при необходимости бесперебойного водоснабжения, что гарантируется в данном случае возможностью двустороннего питания водой любого потребителя. Протяженность и стоимость кольцевых сетей больше, чем разветвленных.

В хозяйственно-питьевых и производственных водопроводах, как правило, применяют кольцевые сети благодаря их способности обеспечивать бесперебойную подачу воды. В противопожарных водопроводах устройство кольцевой сети обязательно.

В водопроводной сети различают магистральные (главные) и распределительные (второстепенные) линии. Рассчитывают только сеть магистральных линий, распределительную сеть не рассчитывают, а диаметры ее труб назначают по пожарному расходу. Магистральные линии должны проходить по наиболее высоким отметкам для создания напора в распределительной сети.

Классификация систем водоснабжения

Системы водоснабжения могут классифицироваться по ряду основных признаков. По назначению:

системы водоснабжения населенных мест (городов, поселков),

системы производственного водоснабжения,

системы сельскохозяйственного водоснабжения,

системы противопожарного водоснабжения,

комбинированные системы водоснабжения (хозяйственно-производственные, хозяйственно-противопожарные и т. д.).

По способу подачи воды:

самотечные (гравитационные),с механизированной подачей воды (с помощью насосов),зонные (в одни районы самотеком, в другие насосами).

По характеру используемых природных источников:

получающие воду из поверхностных источников (речные, озерные и т. д.),получающие воду из подземных источников (родниковые, артезианские и т. д.),смешанного типа.

По способу использования воды:

системы прямоточного водоснабжения (с однократным использованием воды),системы оборотного водоснабжения, системы с повторным использованием воды

2. Определение среднесуточного, максимального, годового среднесекундного водопотребления.

Расчетный (средний за год) суточный расход воды Q_{сут.макс} в м³/сут. каждой категорией потребителей следует определять по формуле:

; (1.1)

где N -расчетное количество водопотребителей; q - норма водопотребления на одного потребления (среднесуточная за год) в л/сутки.

Расчетный расход в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления Q _{сут.макс} и Q _{сут.мин} в м³/сут определяется по формулам

Q _{сут.макс} = К_{сут.макс} · Q _{сут.ср .}; (1.2)

Q _{сут.мин} = К_{сут.мин} · Q _{сут.ср .}; (1.3)

где К_{сут.макс} и К_{сут.мин} – соответственно максимальный и минимальный коэффициент суточной неравномерности водопотребления; Q _сут.ср - расчетная (средняя за год) суточная водопотребность в м³/сут.

Коэффициенты суточной неравномерности К_{сут.макс}^к=1,2-1,3; К_{сут.макс}^ж=1,3; К_{сут.макс}^п = 1,1.

Для полива зеленых насаждений коэффициент суточной неравномерности можно принять К = 1,0 - 1,1.

Все расчеты по определению суточных расходов представлены в таблице 1.1.

Для расчета водозаборных сооружений, насосной станции первого подъема и водоводов необходимо знать секундный средний расход q_c.ср. в л/с в сутки наибольшего водопотребления Величина его определяется по формуле.

л/с (1.4)

где Q _{сут.макс} - расчетный расход в сутки наибольшего водопотребления (обозначаемый ниже, как суточный максимальный расход) в м³/сут.; Т - число часов работы сооружений в сутки Т = 24 ч; 3.6 - перевод м³/ч в л/с.

Суточный расход воды коммунальными предприятиями (расходы, которые включены в норму водопотребления на одного жителя) определяется следующим образом.

Суточный расход в бане Q _бн в м³/сут.

Q _бн = (1.5)

Суточный расход воды в прачечной Q _{пр .} в м³/сут.

Q _пр = (1.6)

Суточный расход воды в больнице Q _бол в м³/сут

Q _бол = (1.7)

В формулах 1.5-1.7 символы обозначают: N_k -расчетное количество людей, пользующихся водоразборными колонками (по заданию); N -общее расчетное количество населения в населенном пункте (по заданию); N_бол -количество коек в больнице (по заданию); Р', Р" -соответственно, процент жителей пользующихся баней и прачечной (по заданию); q , q , q -соответственно, нормы расхода воды на одну помывку одним человеком (q =180 л.) на стирку 1кг сухого белья (q =75 л), на одного больного в сутки (q =250 л, (приложение 3); п', п" -соответственно, количество помывок в году одним, человеком (n' = 40), норма сухого белья в кг за одного человека в год (п" =100 кг); Т -количество дней в году бани и прачечной (Т = 200 дней).

Годовая потребность населенного пункта Q_г, (м³ /год) определяется по формуле:

Q_г = (1.8)

где Q и Q - соответственно, расчетная (средняя за год) суточная водопотребность коммунального сектора и животноводческого комплекса м³/сут; t₁ -число дней в году (принять t₁ = 365 дней); Q - средняя суточная водопотребность промышленного предприятия в м³ /сут; t₂ - число рабочих дней в году промышленного предприятия (принять t₁ = 261 день); Q -средняя суточная водопотребность на полив зеленых насаждений в м³/сут; tз - количество поливных дней в году (из расчета, что, полив производится, пять месяцев в году, в месяце округленно принять 30 дней, tз =150 дней).

Для определения максимального секундного расхода воды поселка необходимо сначала найти ординаты суммарного часового графика водопотребления. Распределение суточных максимальных расходов воды по часам суток (в %) принимается в зависимости от коэффициентов часовой неравномерности. Коэффициент часовой неравномерности принимается по приложению 6.

Для коммунального сектора коэффициент часовой неравномерности водопотребления рекомендуется определить только по максимальному значению

К_ч.мах=a_мах· b_мах; (1.9)

где: a_маx - коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий, принимается a_маx =1,2-1,4; β_мах - коэффициент, учитывающий количество жителей, в населенном пункте, принимают по приложению 5.

Для населения, пользующегося водоразборными колодцами (табл. 1.1. - 4400 чел) согласно приложению 5

К_ч.макс.= 1,4 · 1,5 = 2,1

Для населения, проживающего в благоустроенных домах (табл.1.1. - 4500 чел.)

К_ч.макс = 1,4 · 1,5 = 2,1

Среднее значение К_ч.макс =

Окончательно можно принять К_ч.макс = 2,1

По величине К_ч.макс = 2,1 подбирается типовой график распределения воды по часам суток в коммунальном секторе (см. приложение 6).

Распределение расходов воды по часам суток в коммунальном секторе определяется в зависимости от величины коэффициента часовой неравномерности водопотребления К_ч.

Предприятие работает в две смены с 7 до 23 часов. Вода на технологические нужды расходуется равномерно по 6.25 % в час от расчетного суточного расхода воды предприятия.