Системы водоснабжения и их характеристика

Система водоснабжения— это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи к потребителям.

Системы водоснабжения (водопроводы) классифицируют по ряду признаков.

По виду обслуживаемого объекта системы водоснабжения делят на городские, поселковые, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др.

По назначению системы водоснабжения подразделяют на хозяйственно-питьевые, предназначенные для подачи воды на хо­зяйственные и питьевые нужды населения и работников предприя­тий; производственные, снабжающие водой технологические цехи; противопожарные, обеспечивающие подачу воды для тушения по­жаров.

По способу подачи воды различают самотечные во­допроводы (гравитационные) и водопроводы с механической подачей воды (с помощью насосов).

По виду используемых природных источ­ников различают водопроводы, забирающие воду из поверхно­стных источников — рек, водохранилищ, озер, морей, и водопро­воды, забирающие воду из подземных источников (артезианских* родниковых). Имеются также водопроводы смешанного питания.

2 Схема водо­снабжения населенного пункта с забором воды из поверхностного источника

На рис. 1 показана схема водоснабжения города с поверхностным источником. Из источника вода забирается водоприемным сооружением и подается насосами насосной станции I подъема на очистные сооружения. После очистки и обеззараживания вода собирается в резервуарах чистой воды. Затем насосами насосной станции II подъема вода подается по водоводам 6 в сеть трубопроводов 8, разводящую воду потребителям.

Рисунок 1. Схема водоснабжения с поверхностным источником: 1 — водоприемное сооружение; 2 — насосная станция I подъема; 3 — очистные сооружения; 4 — РЧВ; 5 — насосная станция II подъема; 6 — водоводы; 7 — водонапорная башня; 8 — магистральная водопроводная сеть; 9 — пьезометрические линии в период максимального водопотребления

Потребление воды в городах и на промышленных предприятиях в течение суток неравномерно. В городах в ночное время вода потребляется значительно меньше, чем днем. На промышленных предприятиях в начале и конце смен воды для производственных целей расходуется меньше, чем в середине смен.

Для сокращения размеров и обеспечения стабильной работы, водоприемных и очистных сооружений, а также насосных станций I подъема их проектируют на равномерную производительность. Насосные станции II подъема проектируют с учетом необходимости изменения их производительности. Подаваемый ими в отдельные часы суток объем воды должен быть близок к потребляемому расходу.

Производительность водоприемных и очистных сооружений и насосных станций I подъема больше минимальной и меньше максимальной производительности насосных станций II подъема. В часы минимальной производительности насосных станций II подъема (в часы минимального водопотребления) излишек воды, поступающей от очистных сооружений, накапливается в резервуарах чистой воды; в часы максимальной производительности насосных станций II подъема (в часы максимального водопотребления) накопившийся излишек воды расходуется потребителями. Таким образом, резервуары чистой воды являются регулирующими емкостями. Кроме того, в резервуарах чистой воды хранят запас воды для пожаротушения и собственных нужд очистных станций.

Для регулирования расходов воды, подаваемой насосными станциями II подъема и расходуемой потребителями, служат водонапорные башни. Водонапорные башни представляют собой утепленные резервуары, поднятые над землей на специальных конструкциях, называемых стволами. Высота водонапорных башен определяется исходя из условий обеспечения подачи потребителям воды с необходимыми напорами.

Состав сооружений системы водоснабжения зависит от вида источника водоснабжения и качества воды в нем требований, предъявляемых к качеству воды потребителями, и ряда других факторов. При определенных условиях необходимость в некоторых сооружения) может отпасть, а некоторые сооружена могут быть совмещены.

3 Схема водо­снабжения населенного пункта с забором воды из подземного источника

На рис. 2 представлена схема водоснабжения города с подземным источником. Для забора подземных вод служат трубчатые колодцы с размещенными в них насосами. В этой схеме насосная станция I подъема совмещена с водоприемными сооружениями, а очистные сооружение вообще отсутствуют. Возможность последнего решения объясняется высоким качеством подземных вод.

Рисунок 2. Схема водоснабжения с подземным источником: 1 — трубчатые колодцы, совмещенные с насосной станцией I подъема; 2 и 6 — водоводы; 3 — РЧВ; 4 — всасывающие трубопроводы; 5 — насосная станция II подъема; 7 — магистральная водопроводная сеть; 8 — водонапорная башня (контррезервуар); 9 -пьезометрические линии в период максимального водопотребления; 10 — пьезометрические линии в период минимального водопотребления (период транспортирования воды в водонапорную башню)

Для обеспечения необходимой надежности работы системы водоснабжения в ней проектируют по два и более однотипных сооружения, а также создают резерв насосного и механического оборудования.

На представленных схемах показаны лишь основные сооружения. Система водоснабжения, как правило, имеет много дополнительных сооружений, обеспечивающих бесперебойную подачу воды потребителям. Между основными сооружениями располагают камеры переключения или распределительные устройства, обеспечивающие отключение или включение отдельных сооружений, насосов или оборудования. На водопроводной сети устраивают смотровые колодцы, в которых располагают задвижки для отключения отдельных участков сети, гидранты, служащие для пожаротушения, водоразборные колонки и другое оборудование.

Пересечение водопроводной сети с реками и оврагами, железными или автомобильными дорогами выполняют путем прокладки труб по мостам, в туннелях или дюкерами, представляющими собой две нитки труб, уложенных по дну реки в траншее.

Источником водоснабжения могут служить поверхностные водоемы (реки, озера, моря) и подземные воды. Место забора воды и местоположение водоприемного сооружения и станции I подъема определяются санитарными соображениями — стремлением получить из источника наиболее чистую воду. При заборе воды из рек эта цель достигается расположением водоприемного сооружения выше по течению реки относительно объекта водоснабжения и других населенных пунктов и промышленных предприятий, т. е. выше мест возможного загрязнения воды водоема; при заборе воды из озер и морей — удалением водоприемного сооружения от объекта водоснабжения и других населенных мест и промышленных предприятий. При заборе подземных вод эта задача может быть решена удалением водоприемного сооружения от населенных пунктов и промышленных предприятий или получением воды из глубоких водоносных слоев. В последнем случае водоприемные сооружения могут располагаться даже в черте объекта водоснабжения.

Очистные сооружения можно размещать как вблизи водоприемников, так и вблизи объектов водоснабжения. В первом случае оказывается целесообразным совмещение насосных станций I и II подъема (расположение их в одном здании).

Воду необходимо подавать потребителям не только в требуемом количестве, но и под определенным напором, который называется свободным напором Нсв. Этот напор должны обеспечивать насосная станция II подъема и водонапорная башня, так как в часы максимального водопотребления вода подается в сеть и из водонапорных башен. В целях сокращения высоты водонапорных башен их располагают на наиболее высоких точках местности. В связи с этим они могут оказаться расположенными в начале сети (см. рис. 1), в середине ее и в конце (см. рис. 2). В последнем случае башня называется контррезервуаром.

4 Элементы водопроводной сети населённого пункта.

Водозаборные сооружения, насосные станции, очистные сооружения, трубопроводы (магистральные, уличные, дворовые).

Система водоснабжения имеет много дополнительных сооружений, обеспечивающих бесперебойную подачу воды потребителям. Между основными сооружениями располагают камеры переключения или распределительные устройства, обеспечивающие отключение или включение отдельных сооружений, насосов или оборудования. На водопроводной сети устраивают смотровые колодцы, в которых располагают задвижки для отключения отдельных участков сети, гидранты, служащие для пожаротушения, водоразборные колонки и другое оборудование.

Характеристика хозяйственно-питьевого водоснабжения и его параметры

Описание и характеристика системы водоснабжения и ее параметры

Проектируемые площадки приемо-сдаточного пункта (ПСП), вахтового жилого комплекса (ВЖК), водозаборных сооружений размещаются на новой неосвоенной территории. Существующих сетей и сооружений водоснабжения нет. На проектируемых площадках вода используется на:

• хозяйственно-питьевые нужды;
• производственные нужды;
• наружное и внутреннее пожаротушение.

Хозяйственно-питьевое водоснабжение

Качество воды, подаваемой на хозяйственно-питьевые нужды удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01.

Для подготовки воды питьевого качества на площадке вахтового жилого комплекса (ВЖК), предусматривается комплекс водоподготовки, который включает:

• станцию подготовки питьевой воды;
• станцию насосную хозяйственно-питьевого водоснабжения.

На площадках ВЖК и ПСП вода питьевого качества расходуется на хозяйственно-питьевые и душевые нужды персонала в следующих зданиях и сооружениях:

• общежитие;
• пожарное депо;
• закрытая стоянка техники, склад оборудования, запасных частей.

• котельная;
• испытательная лаборатория контроля качества нефти;
• КПП;
• операторная.

Все объекты административно-бытового, общественного, производственного назначения оборудованы санитарно-бытовыми помещениями и приборами в соответствии с требованиями нормативных документов.

На производственные нужды котельной (для водогрейных котлов и вспомогательного оборудования) подается вода питьевого качества, непосредственно из сети хозяйственно-питьевого водопровода. В комплект поставки котельной входит оборудование водоподготовки для дополнительного умягчения воды (п.12 СП 89.13330.2012). Подпитка сети системы теплоснабжения, в случае снижения в ней давления, осуществляется из бака запаса химобработанной воды подпиточными насосами через регуляторы давления, установленными в котельной.

Состав проектируемых сооружений водоснабжения, их краткая характеристика приведены в таблице ниже (Таблица 2).

Категория сооружений по степени обеспеченности подачи воды, класс ответственности зданий, степень огнестойкости приведены в таблице ниже (Таблица 3).

Схемы системы водоснабжения представлены на чертежах:

Станция подготовки питьевой воды

Подготовка воды питьевого качества до нормативных требований СанПиН 2.1.4.1074-01 предусматривается на станции подготовки питьевой воды «Водопад» (или аналогичной установке, имеющей соответствующую разрешительную документацию) производительностью 51,5 м 3 /сут полной заводской готовности.

Разрешительная документация на станцию приведена в приложении Г.

Технологическая схема подготовки питьевой воды определена на основании физико-химического состава воды из отчета инженерных изысканий.

Станция подготовки питьевой воды включает в себя блок предварительной обработки исходной воды, блок комплексной электрокоагуляционной обработки, блок осветления, фильтр с системой дренажа, систему кондиционирования воды, установку УФ дезинфекции воды.

Технологическая схема очистки воды включает следующие операции:

• насыщение воды кислородом воздуха до предельного уровня;
• комплексная электрокоакуляционная обработка воды с целью насыщения воды гидроокисью алюминия и электрохимического окисления загрязненных веществ;
• осветление в слое взвешенного осадка;
• фильтрация;
• УФ дезинфекция.

Режим работы установки непрерывный с периодическим обслуживанием.

Установка работает в автоматическом режиме.

Техническое обслуживание установки включает в себя: периодическое приготовление раствора поваренной соли, замену пакетов отработанных электродов, периодический контроль работы приборов и оборудования.

Очищенная вода удовлетворяет требованиям СанПиН 2.1.4.1074-01 по всем контролируемым показателям.

Категория сооружения по взрывопожарной опасности – В.

На станцию разработан комплект чертежей.

Станция насосная хозяйственно-питьевого водоснабжения

Станция насосная хозяйственно-питьевого водоснабжения предназначена для подачи воды потребителям и поддержания постоянного давления в разводящей сети хозяйственно-питьевого водопровода при неравномерном водопотреблении в течение суток.

В станции насосной предусмотрены резервуары чистой воды объемом 30 м 3 (2 шт.), насосы II подъема, приборы учета воды. Совместная работа станции подготовки воды и станции насосной хозяйственно-питьевого водоснабжения полностью автоматизирована.

Производительность станции насосной хозяйственно-питьевого водоснабжения составляет 48,3 м 3 /сут (максимальная – 22 м 3 /ч, номинальная – 10 м 3 /ч). Насосы, подающие воду непосредственно в сеть хозяйственно-питьевого водоснабжения, приняты с частотным регулированием производительностью 12 м 3 /ч, напором 38 м (2 рабочих, 1 резервный).

Станция насосная хозяйственно-питьевого водоснабжения — изделие полной заводской готовности с установленным в нем емкостным, насосным оборудованием, силовым распределительным щитом, приборами КИПиА, станцией управления, системами отопления и вентиляции, электроосвещением.

Разрешительная документация на станцию приведена в приложении Г.

Категория сооружения по взрывопожарной опасности – В.

Описание и характеристика системы водоснабжения

5. Описание и характеристика системы водоснабжения

Требования к качественным показателям по СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».

Санитарные требования к качеству воды источника водоснабжения, который используется для хозяйственно-питьевых целей, изложены в ГОСТ 2761-74 «Источники центрального хозяйственно-питьевого водоснабжения».

Существуют разграничения горячего и холодного водоснабжения.

Система холодного водоснабжения подает воду из наружной сети к потребителям в здания жилого комплекса.

Границей между наружной и внутренней сетью является панель жилого комплекса.

Система холодного водоснабжения подает воду с температурой не менее – 10 С°, и не более + 25 С°.

Система холодного водоснабжения обеспечивает:

· хозяйственно-питьевое водоснабжение — вода для питья, приготовления пищи и проведения санитарно-гигиенических процедур (умывания, мойки, стирки, промывки унитазов, уборки помещения и т.д.). В этой системе вода питьевого качества;

Система холодного водоснабжения состоит из ввода, водомерного узла, с внутренней водопроводной сетью, трубопроводной и водоразборной арматуры.

Хозяйственно-питьевая вода от внешнего источника водоснабжения поступает в проектируемый теплоэнергетический пункт снабжающего жилой комплекс горячей водой, где устраивается узел ввода, водомерный узел, и водоразборная арматура (распределительный коллектор).

На узле ввода хозяйственно-питьевой воды, на основной магистрали, устанавливаются также показывающие приборы температуры и давления воды в трубопроводе.

Магистральный водопровод хозяйственно-бытового назначения, выполняется из полиэтиленовых (полипропиленовых) труб, прокладывается по всей территории жи лого комплекса.

6. Сведения о расчетном (проектном) расходе воды на хозяйственно-питьевые нужды

Питьевое и хозяйственно-бытовое водопотребление.

Согласно СНиП 2.04.01-85 (2000) «Внутренний водопровод и канализация зданий» системы холодного, горячего водоснабжения и канализации должны обеспечивать подачу воды и отведение сточных вод (расход), соответствующие расчетному числу водопотребителей или норм расхода установленных для санитарно-технических приборов.

При устройстве кольцевой сети расход воды q₀ следует определять для сети в целом и принимать одинаковым для всех ее участков.

7. Сведения о фактическом и требуемом напоре в сети водоснабжения, проектных решениях и инженерном оборудовании, обеспечивающих создание требуемого напора воды

Системы водоснабжения должны подавать воду потребителям не только в заданном количестве, но и под требуемым напором. В инженерной практике существует понятие необходимого «свободного» напора.

Разбор воды потребителями, как правило, происходит на некоторой высоте над поверхностью земли в водозаборной точке. Поэтому, в водопроводной сети должно быть обеспечено давление, необходимое для подъема воды на данную высоту. В водозаборной точке должен происходить излив воды и, кроме того, необходимо учесть сопротивление движению воды. То есть в водопроводной сети необходимо иметь внутреннее давление Р, достаточное для подъема воды до наивысшей водозаборной точки и ее излива, а также для преодоления всех сопротивлений на ее пути от сети до точки излива.

Иными словами, пьезометрическая высота в любой точке водопроводной сети равняется сумме геометрической высоты подъема воды (над этой точкой) и суммарной потери напора на пути движения воды.

Эта пьезометрическая высота, необходимая для нормальной работы водопровода называется «свободным напором», который равен

где Н_Г – геометрическая высота расположения наивысшей водоразборной точки над поверхностью земли, т.е. высота расположения самого высокого (расчетного) водозаборного устройства, м;

h_и – избыточный напор, необходимый для излива расчетного расхода воды в водоразборном устройстве, м;

∆h– потери напора на пути движения воды от точки присоединения к водопроводной сети до водоразборного устройства, м.

Величины h_и и ∆h могут быть получены при помощи гидравлического расчета и, следовательно, может быть найдена величина свободного напора Н_св, требуемого в данной точке сети наружного водопровода.

В практике водоснабжения при проектировании наружных водопроводных сетей для упрощения расчетов величину необходимого свободного напора Н_св определяют в зависимости от этажности зданий. Согласно СНиП 2.04.02-84 при одноэтажной застройке Н_св составляет не менее 10м, при большей этажности на каждый этаж добавляют по 4м. Следовательно:

где n – количество этажей.

Для промышленных предприятий максимальный «свободный» напор принимается по заданию технологов в зависимости от технологии производства и характеристик оборудования.

Для систем пожаротушения низкого давления минимальный свободный напор у пожарных гидрантов, устанавливаемых на сети, также должен быть не менее 10м.

Для сети противопожарного водопровода высокого давления свободный напор должен обеспечивать высоту компактной струи не менее 10м на уровне наивысшей точки самого высокого здания при подаче по пожарному рукаву длиной 120м и диаметром 66мм расчетного расхода воды 5 л/с.

Ориентировочно этот напор можно определить по формуле:

где h_зд – высота здания, м;

∑h= 28м – сумма потерь напора в пожарном гидранте, пожарной колонке, рукавах и спрыске.

Напор в сети хозяйственно-питьевого водопровода у потребителя, согласно СНиП должен быть не более 60м по причине возможных утечек.

8. Классификация систем водоснабжения зданий

Системой водоснабжения здания или отдельного объекта называют совокупность устройств, обеспечивающих получение воды из наружного водопровода и подачу ее под напором к водоразборным устройствам, расположенным внутри здания или объекта. Система холодного водоснабжения, называемая обычно внутренним водопроводом, состоит из следующих устройств: ввода (одного или нескольких), водомерного узла (одного или нескольких), сети магистралей, распределительных трубопроводов и подводок к водоразборным устройствам, арматуры. В отдельных случаях в систему включают установки для повышения напора, а также установки для дополнительной обработки воды (умягчения, обесцвечивания, обезжелезивания и др.).

Хозяйственно-питьевые системы водоснабжения предназначены для подачи воды, удовлетворяющей требованиям, установленным СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества» для питья, приготовления пищи и обеспечения санитарно-гигиенических процедур.

По способу использования воды системы бывают с прямоточным водоснабжением, с оборотным водоснабжением и с повторным использованием воды.

Для нормальной работы внутреннего водопровода на вводе в жилое здание должен быть создан такой напор (требуемый), который обеспечивал бы подачу нормативного расхода воды к наиболее высокорасположенному и наиболее удаленному от ввода (диктующему) водоразборному устройству и покрывал бы потери напора на преодоление сопротивлений по пути движения воды. Напор в наружном водопроводе у места присоединения ввода может быть больше, равен или меньше напора, который требуется для внутреннего водопровода.

Ориентировочно требуемый напор для жилых зданий должен быть найден по формуле: Нтр = 10 + 4(n-1), м, где 10 — потери напора на 1 этаже, м; 4 — потери напора на каждом последующем этаже, м; n — число этажей.

Минимальный напор в наружном водопроводе у места присоединения ввода (у трубы или на поверхности земли) называют гарантийным. Гарантийный напор не должен быть менее 10 м вод. ст. При периодическом или постоянном недостатке напора в наружном водопроводе до требуемого для жилого здания применяют установки для повышения напора: насосы (постоянно или периодически действующие), водонапорные вышки, пневматические установки.

Наиболее совершенными являются системы, имеющие повысительные насосы и гидропневмобаки, которые сегодня применяются при новом строительстве элитных жилых комплексов, с вновь устраивыми очисными сооружениями на основе новейшего оборудования. Наличие гидропневмобака в составе автоматических насосных установок позволяет значительно уменьшить энергопотребление за счет сокращения числа включений насоса или группы насосов.