Природные источники, используемые для систем водоснабжения. Требования, предъявляемые к месту расположения и классификации водозаборных сооружений.
Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при проектировании системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства и эксплуатации.
Источник водоснабжения должен удовлетворять следующим основным требованиям:
а) обеспечивать получение из него необходимых количеств воды с учетом роста водопотребления на перспективу развития объекта;
б) обеспечивать бесперебойность снабжения водой потребителей;
в) давать воду такого качества, которое в наибольшей степени отвечает нуждам потребителей или позволяет достичь требуемого качества путем простой и дешевой ее очистки;
г) обеспечивать возможность подачи воды объекту с наименьшей затратой средств;
д) обладать такой мощностью, чтобы отбор воды из него не нарушал сложившуюся экологическую систему.
Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект.
Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам:
а) поверхностные источники — реки (в естественном состоянии или зарегулированные) и озера;
б) подземные источники — грунтовые и артезианские воды и родники.
По своему дебиту средние и крупные реки могут удовлетворить потребности в воде большинства обычных объектов водоснабжения.
При выборе реки в качестве источника водоснабжения необходимо учитывать сезонные колебания ее расхода с тем, чтобы возможность получения требуемых количеств воды была обеспечена и в период наименьшего расхода воды в реке. Совершенно очевидно, что водоснабжение не может быть основано на реках, периодически пересыхающих или полностью промерзающих в зимнее время (без устройства на них соответствующих водохранилищ).
Подземные воды, как правило, не содержат взвешенных веществ (т. е. весьма прозрачны) и обычно бесцветны. Артезианские воды, перекрытые сверху водонепроницаемыми породами, защищены от поступления проникающих с поверхности земли загрязненных стоков и обладают поэтому высокими санитарными качествами. Такими же качествами часто обладают и родниковые воды.
Сравнивая основные показатели качества воды природных источников с основными требованиями к качеству воды главных групп потребителей, можно сделать вывод, что для водоснабжения населенных мест наиболее подходящим источником являются подземные (особенно артезианские и родниковые) воды, если они не сильно минерализованы.
Как сказано, окончательный выбор источника водоснабжения для данного объекта производится в зависимости не только от качества воды в нем, но также от его мощности, удаленности от объекта, стоимости подачи и очистки воды.
Для крупных населенных мест дебит подземных источников весьма часто оказывается недостаточным. В этих случаях, несмотря на отрицательные качества поверхностных вод, приходится использовать их, производя соответствующую очистку.
Для водоснабжения большинства крупных городов приходится полностью или в значительной степени пользоваться поверхностными водами (с соответствующей их очисткой).
Что касается промышленных предприятий, то для крупных промышленных потребителей как по качеству, так и по мощности наиболее подходящим источником оказываются поверхностные воды.
Очистка воды. Методы механической, химической и бактериологической очистки.
Метод очистки воды и состав очистных сооружений зависит от качества воды в источнике водоснабжения, назначения водопровода, производительности станций и местных условий. Наиболее распространенными являются осветление и обеззараживание.
Все разнообразные задачи, возлагаемые на очистные сооружения, могут быть сведены к следующим основным группам:
1) удаление из воды содержащихся в ней взвешенных веществ (не растворимых 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, обессоливания воды зависит от характера ее использования.
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.
Для задержания находящихся в воде взвешенных веществ применяют также специальный метод осветления, при котором вода после коагулирования пропускается через слой взвешенных хлопьев (выпадающих в результате в осадок). Коагулирование одновременно способствует повышению эффективности процесса фильтрования воды.
Коагулирование воды с последующим ее отстаиванием и фильтрованием позволяет осуществить также и обесцвечивание воды.
Для некоторых производств, не требующих прозрачной воды, оказывается достаточным освобождение ее лишь от наиболее крупных взвешенных частиц, а также плавающих предметов. В этих случаях применяют грубую механическую очистку воды — процеживание, большей частью осуществляемое в водоприемных сооружениях, где для этой цели устанавливаются решетки и сетки.
Попутно с осветлением вода при коагулировании и фильтровании в значительной степени освобождается от бактерий, благодаря чему повышается ее качество с санитарной точки зрения.
Специальной операцией по уничтожению содержащихся в воде бактерий, в частности болезнетворных, является обеззараживание (дезинфекция) воды. Для обеззараживания применяют хлорирование или озонирование, а также бактерицидное облучение воды.
Для улучшения качества воды применяют также и другие операции: умягчение, обессоливание, дегазацию и др.
Водонапорные и регулирующие емкости. Определение емкости водонапорной башни.
Емкости, используемые в системах водоснабжения, могут быть классифицированы следующим образом.
1. По функциональному признаку (по их назначению):
а) регулирующие;
б) запасные;
в) запасно-регулирующие (т. е. объединяющие в одном сооружении функции аккумулирования и хранения воды).
2. По способу подачи воды из них в сеть:
а) напорные, которые обеспечивают напор, необходимый для непосредственной подачи воды в водопроводную сеть;
б) безнапорные, из которых воду нужно забирать насосами '.
Напорные емкости в зависимости от конструкции подразделяют на следующие основные типы:
а) водонапорные башни (напор обеспечивается установкой резервуара на поддерживающей конструкции требуемой высоты);
б) напорные резервуары (напор обеспечивается установкой резервуара на естественных возвышенностях с требуемыми отметками);
в) водонапорные колонны (занимают промежуточное положение между наземными резервуарами и башнями);
г) пневматические водонапорные установки (напор обеспечивается давлением сжатого воздуха на поверхность воды в герметически закрытых резервуарах).
Регулирующие емкости позволяют обеспечить более или менее равномерную работу насосных станций, так как отпадает необходимость в подаче ими пиковых расходов воды, а также уменьшить диаметр, а следовательно, и стоимость водопроводов и транзитных магистралей водопроводной сети. Правильный выбор размеров регулирующих емкостей, их числа к мест расположения в системе водоснабжения имеет большое экономическое значение.
Емкость водонапорной башни определяется по формуле:
Wрег — регулирующая емкость водонапорной башни. Определяется совмещением графиков суммарного водопотребления и режима работы насосов насосной станции 2-го подъема, не должно превышать 5%.
Wпож — расход воды на пожаротушение, рассчитывается на 10 минут тушения пожара.
Qсутmax — максимальный суточный расход воды
P — максимальное значение остатка воды в баке
