3. Водоснабжение городов и промышленных предприятий

3.1. Классификация систем водоснабжения.

По назначению различают следующие системы водоснабжения:

- хозяйственную – для удовлетворения питьевых и хозяйственно-бытовых нужд;

- производственную – для снабжения водой одного или нескольких промышленных предприятий или отдельных цехов;

- противопожарную, подающую воду для тушения пожара;

- объединенные, которые предназначаются для одновременного удовлетворения различных нужд.

По характеру использования природных источников различают водопроводы, получающие воду из поверхностных источников; водопроводы, использующие подземные воды; водопроводы смешанного питания при использовании различных видов источников.

По способам подачи воды различают водопроводы самотечные и с механической подачей воды.

Кроме того, производственные водопроводы различают по способу (кратности) использования воды: прямоточные системы (с однократным использованием); оборотные системы; системы с повторным (последовательным) использованием воды.

3.2. Основные схемы и состав сооружений водоснабжения.

Состав сооружений и схемы водоснабжения бывают весьма разнообразны и зависят от многих факторов и условий: от вида источников и свойств воды в них, требований потребителей в отношении свойств воды, рельефа местности от рода и количества объектов, снабжаемых водой, и т. д.

Рис.1. Схема водоснабжения города:

1 – водозаборные сооружения; 2 – насосная станция первого подъема; 3 – водоводы первого подъема; 4 – очистные сооружения по очистке воды; 5 – резервуары чистой воды; 6 – насосная станция второго подъема; 7 – водоводы второго подъема; 8 – потребители; 9 – водонапорная башня; 10 – водоводы

Взаимное расположение сооружений системы водоснабжения и их состав могут быть различными. Насосная водопроводная станция первого подъема может быть совмещена с водоприемными сооружениями, а насосная станция второго подъема располагаться в одном блоке с резервуаром чистой воды. При наличии вблизи населенного пункта значительного естественного возвышения вместо напорной башни проектируется нагорный резервуар.

Рис.2. Сети и сооружения системы с подземным источником воды:

6,7,8,9,10 – обозначения на рис.7; 11 – водозаборные скважины; 12 – сборный резервуар

Представленная на рис. 2 схема водоснабжения от подземных источников воды намного упрощена по сравнению со схемой водоснабжения с поверхностного водоема, так как отсутствует дорогостоящий комплекс очистки воды, поскольку подземные воды обладают не только прекрасными вкусовыми качествами, но также не требуют глубокой очистки. Подача воды в город в ряде случаев может быть и двусторонней (позиция 11,12 на рис.2 справа).

Сравнительная характеристика систем водоснабжения города с поверхностным

и подземным источниками обобщает основные достоинства и недостатки описанных выше систем.

3.3. Нормы водопотребления и определение расчетных расходов воды

Хозяйственно-питьевое водопотребление неравномерно как по часам суток, так и по суткам. Часовые колебания водопотребления населенного места могут быть представлены примерным графиком (рис.3), на котором по оси абцисс отложены часы суток, а по оси ординат – величины потребления и подачи за каждый час в процентах от суточного водопотребления.

Очевидно, в сумме все часовые расходы должны составлять 100%, т.е. суточное водопотребление объекта. В расчетах колебания водопотребления учитывается коэффициентами неравномерности К_сут, К_ч. Через Q_сут и Q_ч обозначаются соответствующие расходы воды в сутки и в час.

Рис.3. График суточного потребления воды в городе

Количество воды, потребляемое населением города за сутки, отнесенное к одному жителю, выражаемое в литрах, называется нормой хозяйственно-питьевого водопотребления (см. табл.1).

Нормы расхода воды потребителями в населенных пунктах

Таблица 1

Расчетный (средний за год) суточный расход воды (м³/сут) на хозяйственно-питьевые нужды в населенном пункте следует определять по формуле

Q_сут.ср = q_ж·N/1000, (9)

где q_ж – норма водопотребления 1 жителя, л/сут; N – расчетное число жителей.

Расчетные расходы воды в сутки наибольшего и наименьшего водопотребления Q_{сут.макс} (м³/сут) определяются по формулам:

Q_{сут.макс} = K_{сут.макс}·Q_сут.ср; (10)

Q_{сут.мин} = K_{сут.мин}·Q_сут.ср. (11)

Коэффициент суточной неравномерности водопотребления, учитывающий уклад жизни населения, режим работы предприятий, степень благоустройства зданий, изменения водопотребления по сезонам года и дням недели, следует принимать равным К_{сут.макс} = 1,1 – 1,3; К_{сут.мин} = 0,7 – 0,9.

Расчетный часовой расход воды q (м³/ч) определяется по формулам:

q_ч.макс = К_ч.макс·Q_{сут.макс}/24; q_ч.мин = К_ч.мин·Q_{сут.мин}/24. (12а,б)

Коэффициент часовой неравномерности водопотребления К_ч следует определить из выражений

К_ч.макс = α_макс·β; К_ч.мин = α_мин·β, (13а,б)

где α – коэффициент, учитывающий степень благоустройства зданий, режим работы предприятий и другие местные условия, принимаемый α_макс = 1,2 – 1,4; α_мин = 0,4 – 0,6; β – коэффициент, учитывающий количество жителей в населенном пункте, β_макс = 1….4,5; β_мин = 0,01….1.

Максимальный секундный расход воды q_с.макс (л/с) определяют по формуле

q_с.макс = Q_ч.макс/3,6. (14)

Нормы водопотребления на промышленных предприятиях

Таблица 2

Очистные станции представляют собой комплекс сооружений, в которых вода подвергается очистке, приобретая качества и свойства, необходимые потребителю.

Выбор методов очистки и состав очистных сооружений в свою очередь зависит от ряда факторов:

- качества воды в источнике;

- назначение водопровода;

- производительности станции очистки;

- местных условий;

- экологической и технико-экономической целесообразности применения способов очистки.

Нормы водопотребления на строительных площадках

Таблица 3

В хозяйственно-питьевых водопроводах, использующих речную воду, на очистные сооружения возложены задачи осветления, фильтрации и обеззараживания воды. Попутно решаются задачи устранения из воды неприятных запахов и привкусов, вопросы умягчения воды (если это необходимо), устранение ее цветности. Основные показатели качества питьевой воды приведены в табл.4.

Основные показатели качества питьевой воды

(ГОСТ Р51232 – 98) «Вода питьевая»

Таблица 4

На очистных сооружениях (гидроузел), после насосов первого подъема, производится полная очистка и обеззараживание воды, т.е. доведение ее качества до требуемых норм согласно ГОСТ Р51232 – 98.

Методы очистки речной воды включают в себя:

- коагулирование;

- отстаивание (осветление);

- фильтрование;

- обеззараживание (хлорирование, озонирование, обработка ультрафиолетовыми лучами и т.д.).