§ 80. Схемы хозяйственно-питьевого водоснабжения

Водоснабжение населенных мест осуществляется из открытых или закрытых источников водозабора.

Схема хозяйственно-питьевого водоснабжения с водозабором из реки показана на рис. 151. Водозабор из реки обычно осуществляют по течению реки выше населенных пунктов и промышленных предприятий, расположенных на берегах, где река не загрязнена сточными водами. Вода через водоприемник 1 забирается из реки и самотеком по трубам 2 поступает в береговой колодец 3.

Из колодца 3 насосной станцией 4 первого подъема вода подается в очистные сооружения 5, в которых она отстаивается, фильтруется и дезинфицируется.

Рис 151. Схема хозяйственно-питьевого водоснабжения с водозабором из реки:
1 — водоприемник, 2 — трубы 3 — колодец, 4 — насосная станция первого подъема, 5 — очистные сооружения, 6 — резервуар чистой воды, 7 — насосная станция второго подъема, 8 — водоводы, 9 — водонапорная башня, 10 — городская сеть водопровода, 11 — внутренняя водопроводная сеть здания

Из очистных сооружений вода поступает в запасные регулирующие резервуары 6 чистой воды. Из резервуаров вода насосной станцией 7 второго подъема по водоводам 8 подается в резервуар водонапорной башни 9, расположенной выше самого высокого здания района, и далее в городскую сеть 10. Из городской сети вода через распределительную сеть поступает во внутренние водопроводные сети 11 здания.

Водонапорная башня служит для создания запаса воды и поддержания требуемого напора в сети. В часы наименьшего потребления воды, обычно в ночное время, резервуар заполняется водой. В часы наибольшего потребления вода, накопившаяся в резервуаре башни, поступает в сеть вместе с водой, подаваемой насосами.

Если непосредственно у берега глубина такова, что обеспечивается забор воды, то следует применять береговые водозаборы совмещенного типа. При заборе малых расходов воды допускается применение раздельных типов водозабора в составе берегового водоприемника, всасывающих труб и насосных станций.

В отдельных системах водоснабжения насосные станции первого и второго подъема могут быть размещены в одном помещении. В этих системах водозаборные самотечные устройства с колодцами заменены всасывающими трубопроводами, а вода насосами станции второго подъема подается непосредственно в городскую сеть.

Если источником водоснабжения являются артезианские скважины, очистные сооружения обычно не делают.

Схема хозяйственно-питьевого водоснабжения с водозабором из артезианских скважин показана на рис. 152. Вода из артезианских скважин 1 подается в резервуар 2, откуда насосами станции 3 по трубопроводам 4 подается в водонапорную башню 5 и по городской разводящей сети б трубопроводов поступает в здания. Для забора подземных вод применяют и другие типы водозаборных сооружений: шахтные колодцы, горизонтальные водосборы, трубчатые колодцы и др.

Рис 152. Схема хозяйственно-питьевого водоснабжения с водозабором из артезианских скважин:
1 — артезианские скважины, 2 — резервуар, 3 — насосные станции, 4 — трубопроводы, 5 — водонапорная башня, 6 — городская сеть водопровода

Городскую сеть водопровода, предназначенную для транспортирования воды и распределения ее между потребителями по всему городу, прокладывают по кольцевой (замкнутой) или тупиковой (разветвленной) схеме.

Кольцевая сеть (рис. 153) состоит из системы смежных замкнутых контуров или колец с боковыми ответвлениями.

Рис. 153. Схема городской кольцевой водонапорной сети

Тупиковая сеть (рис. 154) представляет собой магистральную линию с боковыми ответвлениями, предназначенными для питания отдельных потребителей.

Рис. 154. Схема городской тупиковой водонапорной сети

Преимущество кольцевой сети заключается в том, что она обеспечивает питание каждой точки с двух сторон. Вследствие этого возможно бесперебойное водоснабжение в случае аварии на каком-либо участке кольца, который выключают для ремонта. Кроме того, в кольцевой сети вода все время движется, что препятствует замерзанию ее в зимнее время. Благодаря этим достоинствам наибольшее применение получили кольцевые водопроводные сети.

Системы водоснабжения

Различают децентрализованное и централизованное водоснабжение. В настоящее время чаще используется централизованная система — водопровод.

Водопровод представляет собой систему сооружений, добывающих воду, подвергающих ее очистке, обеззараживанию и доставляющих воду населению (рис. 14).

Рис. 14. Примерная схема водопровода:
1 — водоем; 2 — заборные трубы и береговой колодец; 3 — насосная станция 1-го подъема; 4 — очистные сооружения; 5 — резервуары чистой воды; 6 — насосная станция 2-го подъема; 7 — трубопровод; 8 — водонапорная башня; 9 — разводящая сеть; 10 — места потребления.

Для питания водопроводов чаще всего используют реки. Место забора воды на реке должно располагаться выше источников загрязнения реки. Глубина реки в месте забора воды должна быть не менее 2,5 м. Заборные трубы располагаются не ниже 1 м от дна и не ниже 1 м от поверхности воды. По заборным трубам вода поступает в береговой приемный колодец, где находятся сосуны насосов первого подъема, которые подают воду на очистные сооружения, затем воду обеззараживают, после чего она поступает в резервуар чистой воды. Из резервуара чистой воды насосами второго подъема воду подают в водонапорные башни и далее в сеть.

Открытые водоемы, используемые для централизованного водоснабжения, в той или иной степени загрязнены различными стоками, поэтому практически необходима очистка и обеззараживание воды.

При децентрализованном водоснабжении вода доставляется к месту потребления в различной таре. При транспортировке воды таким способом имеется опасность загрязнения и заражения ее. При централизованном водоснабжении вода с помощью ряда сооружений подается по сети труб непосредственно к месту потребления с водопроводной станции.

Основным источником воды при децентрализованной системе водоснабжения являются колодцы — шахтный и трубчатый. Качество колодезной воды зависит от выбора водоносного горизонта и устройства колодца.

Шахтные колодцы при правильном устройстве дают хорошую воду. Необходимо позаботиться о том, чтобы место для колодца не заливалось талыми и дождевыми водами, располагалось выше возможных источников загрязнения и отстояло от построек на расстоянии не менее 20—30 м. Воду следует брать из 2—3-го водоносного слоя, если он залегает не глубже 30 м.

Чтобы предупредить проникновение поверхностной воды, стенки колодца делают из водонепроницаемых материалов (бетон, кирпич) или устраивают глиняный замок. Для этого вокруг колодца вынимают грунт шириной 50 см и глубиной 100—150 см и образовавшееся пространство заполняют утрамбованной жирной глиной. Во избежание проникновения загрязнений через «устье» нужно предусмотреть, чтобы стенки колодца выступали над поверхностью земли на 60—80 см. От стенок колодца устраивают скат шириной 2—3 м, покрытый асфальтом или булыжником. Над срубом делают навес, устье колодца закрывают крышкой. Дно колодца устилают слоем гравия толщиной 15—20 см (рис. 15). Территория вокруг колодца в радиусе 5 м ограждается. Подъем воды лучше производить насосом. Если же подъем осуществляется «журавлем» или «воротом», то необходимо иметь общественное ведро, что исключает пользование индивидуальными ведрами, а следовательно, и случайное загрязнение. Вблизи колодца следует установить скамейку для ведер. У колодца нельзя допускать водопой скота и стирку белья.

Рис. 15. Шахтные колодцы

Перед эксплуатацией нового колодца, а также при очистке старого (не реже 1—2 раза в год) колодец следует очищать и дезинфицировать. При этом убирают строительный мусор как из колодца, так и с окружающего участка, воду откачивают до дна. Затем стенки сруба обильно орошают 3—5% раствором хлорной извести, наполняют колодец водой до исходного уровня, добавляют такое количество хлорной извести, чтобы в пересчете на сухой вес ее было 300—400 г на 1 м 3 воды, и перемешивают. Время контакта воды с хлором должно быть 6—8 ч. Перехлорированную воду откачивают до исчезновения запаха хлора, после чего колодец сдают в эксплуатацию.

К трубчатым колодцам относятся так называемые абиссинские и буровые.

Мелкотрубчатый, или абиссинский, колодец состоит из 6 полуторадюймовых труб, бура, сетчатого фильтра и насоса. Преимущество такого колодца заключается в том, что он закрыт и недоступен для случайных загрязнений. Для предупреждения загрязнения воды вокруг колодца также делают глиняный замок. Мелкотрубчатый колодец забирает воду на глубине 7—10 м (рис. 16).

Рис. 16. Трубчатый колодец с насосной колонкой.

Глубокотрубчатые, или буровые, колодцы устраиваются при помощи вращательного или ударного бурения бурильными станками. Чтобы предотвратить обрушивание стенок при бурении, в скважину вставляют обсадные трубы, диаметр которых уменьшается по мере углубления. Эти колодцы обеспечивают подъем воды из глубоких, надежно защищенных горизонтов при помощи насоса. Их часто используют для устройства водопроводов.

При использовании для целей водоснабжения родника (в сельской местности) должен быть устроен его каптаж — сооружение для сбора воды (рис. 17). Выход воды обносят плотными стенками (кирпич, бетон, дерево и др.) и закрывают сверху. Чтобы не допустить примешивания к родниковой воде поверхностных вод, делают отводные каналы, устраивают глиняный замок и замощение. Для предупреждения поднятия воды в каптаже выше известного уровня (если она не забирается в водопровод или насосом) устраивают на этом уровне для спокойного стекания воды переливную трубу. Во избежание загрязнения воды двери и люки каптажных сооружений запирают, все сооружения огораживают забором, а воду отводят возможно дальше от каптажа.

Рис. 17. Каптаж нисходящего родника. Вверху дно, выложенное булыжником, внизу — каптаж с деревянным срубом.

Водозаборный узел: виды и схемы ВЗУ

Водозаборный узел — это конструкция, предназначенная для снабжения водой разных объектов, в частности — сельскохозяйственного и промышленного предназначения, многоэтажных домов и дачных поселков, складских помещений. Эти системы также часто называют насосными станциями, но это неправильно, так как ВЗУ предназначаются для забора воды из скважин, а НС требуются только для перекачки жидкости.

Схема и описание

Комплектация ВЗУ (расшифровка — водозаборный узел) может меняться с учетом предназначения гидротехнической конструкции. Существует несколько основных видов водоразборных узлов:

1. Схема полного цикла. Такая конструкция применяется в случаях, если нужно организовать максимальную мощность, стабильное давление и подачу воды высокого качества. Единственный минус этой схемы — высокая стоимость. В систему входит погружной насос, станция водоподготовки, резервуар для хранения очищенной воды, станция второго подъема, магистраль водопровода.
2. Схема неполного цикла. Эта конструкция не предполагает установку станции водоподготовки, дорогостоящих систем водоочистки, подведения канализации и электричества. Помимо этого, можно значительно сэкономить площадь, что также положительно сказывается на итоговой стоимости.
3. Мини-ВЗУ является еще более упрощенным способом установки скважинного водоснабжения. В эту конструкцию входят насос, гидроаккумулятор и водопроводная магистраль, подключающаяся непосредственно к накопительному баку.

Выбор определенной схемы ВЗУ не должен производиться лишь с учетом стоимости оборудования и монтажа. Нужно учитывать и иные критерии, в частности — требования СНиП к качеству воды.

Конструкция и предназначение

Водозаборный узел — это сложнейший комплекс связанных друг с другом сооружений и оборудований, использующихся для забора, подготовки, доставки и хранения воды из скважины. Помимо этого, на ВЗУ производятся мероприятия по очищению воды для повышению ее качества.

Любая схема ВЗУ состоит из несколько основных объектов, позволяющих получать необходимый объем воды:

1. Насосная подстанция, состоящая из двух этапов подъема воды. Под первым уровнем подъема находится скважина, которая может иметь разную глубину с учетом месторасположения водоносного горизонта. Для забора воды первая станция оборудуется одним мощным насосом. Для второго уровня используются две помпы — резервная и основная.
2. Коммуникационные системы. Объект потребует обустройства здания для монтажа оборудования, располагающегося под землей или над поверхностью грунта. Требуется подключение электричества, организация вентиляционной и отопительной системы.
3. Баки для хранения очищенной воды обеспечивают требуемый запас для постоянного водоснабжения, а также позволяют сохранять необходимый уровень напора в системе для нормальной работы помп.
4. Станция водоочистки. Если качество воды не соответствует требованиям СНиП из-за высокого количества разных примесей, требуется установка оборудования для очищения воды от чрезмерного количества нерастворимых элементов и ее обеззараживания.

Услуги опытных специалистов позволят обеспечить высокую эффективность и работоспособность всех устройств, которые можно будет бесперебойно эксплуатировать на протяжении долгого времени.

Подготовительные мероприятия

Строительные мероприятия начинаются с разработки и согласования проекта. Перед началом монтажа требуется выполнить определенные подготовительные шаги:

1. Получение лицензии на бурение. Разработка скважин и устройство оборудования потребует оформления документации в природоохранных ведомствах. Вначале производится комплекс разведочных мер и оценка количества воды.
2. Проектирование водозаборного узла. Производится в два этапа: на первом подготавливается непосредственно проект, на втором разрабатывается перечень документации, с учетом которой будет проводиться сооружение ВЗУ.
3. Выполнение требуемых инженерных изысканий.
4. Сопровождение документации на этапе экспертизы. Проектная документация обязана получить экспертное разрешение, лишь затем приступают к ее реализации.
5. Открытие ордера на выполнение земельных работ и получение разрешения на сооружение ВЗУ. По результату подготовительных мероприятий подготавливается весь требуемый список разрешительной документации.

Когда все документы подготовлены, строители начинают выполнение монтажных и наладочных работ по организации ВЗУ.

Последовательность строительства

Строительство выполняется в несколько этапов, на протяжении которых к установке комплекса привлекаются рабочие различных направлений. Основные этапы сооружения водозабора заключаются в следующем:

1. Создание технического задания и согласование с клиентом. В задании отображаются функции ВЗУ и требования к мощности.
2. Выбор требуемого оборудования, стройматериалов, разработка архитектурных элементов конструкции. В проекте отображается их расположение, размеры, предусматривается прокладка коммуникационных систем, устройство подъездных дорог.
3. Сооружение насосной станции — бурение скважин и работы по их устройству на требуемую глубину.
4. Строительство помещения и технологический монтаж водоочистительной системы.
5. Монтаж внутренней и наружной обвязки.
6. Работы по обустройству баков запаса воды с подключением к коммуникационным системам.
7. Устройство внутриплощадочных водопроводных сетей и канализационных систем.
8. Прокладка электрической сети от подстанции к системам водозабора.
9. Диспетчеризация здания, монтаж сигнализации.
10. Установка кондиционирования, вентиляционных и отопительных систем.
11. Устройство внутриплощадочных дорог.
12. Благоустройство, заграждение и озеленение участка.
13. Пусковые и наладочные работы — последний этап сооружения ВЗУ, после которого все оборудование будет готово к бесперебойному использованию.

Комплект документов отдается на руки клиенту одновременно с лицензией и остальной разрешительной документацией.

Водоочистительная система

Водоподготовка требуется для очищения воды от всех сторонних примесей. Перед сооружением станции водоочистки производится лабораторное исследование, которое помогает определить отклонения от нормы.

Вода проходит через многоуровневые фильтры, позволяющие удалить все примеси. После завершения органолептических анализов разрабатывается система водоочистки:

1. Чрезмерная жесткость понижается благодаря специальным реактивам — они удаляют из воды тяжелые металлы.
2. При очистке производится обезжелезивание — удаление железа делает воду бесцветной и пригодной для использования.
3. Также во время водоподготовки производится обработка жидкости ультрафиолетом, что позволяет избавиться от бактериологического заражения.

После водообработки удается удалить почти все примеси, и в водопровод подается безопасная, прозрачная и очищенная вода.

Устройство санитарной зоны

Сооружение системы водоснабжения нуждается в санитарной охране, чтобы не допустить попадания в воду какого-либо загрязнения. Для чего делается строительство в несколько поясов:

1. Первая зона обязана защищать воду от проникновения загрязнений с поверхности. Ее размер составляет примерно 60 м, иногда расстояние уменьшается до 30 или 20 м. В пределах этого пояса запрещено строительство любых зданий, которые не имеют отношения к ВЗУ.
2. Вторая зона имеет площадь приблизительно 220 м и призвана защищать участок от бактериологического заражения. Здесь не могут располагаться очистительные сооружения и иные вероятные источники угрозы. Любое возведение зданий в этой зоне может производиться лишь после получения разрешения природоохранных ведомств.
3. Третий участок требуется для защиты от химических заражений. В пределах территории запрещается организовывать свалки, промышленные помещения и другие вероятные источники химического заражения. Размеры рассчитываются с учетом особенностей грунта в конкретном регионе.

После утверждения владелец скважины и ВЗУ обязан будет организовать все требуемые мероприятия для охраны участка и его защиты от загрязнения.

Основные виды

ВЗУ бывают подземными и поверхностными. Конструкции, предназначенные для монтажа в подземные источники, также имеют различные схемы подключения, с учетом которых они разделяются на следующие типы:

• Комбинированные.
• Лучевые.
• Для артезианских колодцев.
• Шахтные скважины для транспортировки подземных вод.
• Траншейные конструкции.

Поверхностные узлы более эффективные, но за ними требуется регулярный контроль. Они делятся с учетом названия источника водозабора и могут быть речными, морскими, водохранилищными, озерными.

Схема ВЗУ состоит из различного набора элементов. Чаще всего в конструкции находятся:

• Погрузочный насос первого подъема.
• Расходометр, который требуется для учета объема доставленной воды.
• Пожарный насос (если требуется).
• Станция второго уровня.
• Водонапорная башня.
• Дренаж, чтобы при переполнении бака вывести лишнюю воду.

Трансформаторная подстанция и автоматические системы обслуживания устанавливаются с учетом дополнительных требований клиента.

Принцип работы

Процесс очищения начитается на этапе забора воды из скважины. Исходная жидкость благодаря насосам из источника передается в здание подстанции второго уровня и на грязевые фильтры, которые предназначены для задержки абразивных элементов и крупной взвеси, чтобы защитить водоочистное оборудование, находящееся после фильтрационной системы.

Затем вода аэрируется для окисления двухвалентного железа с дальнейшей фильтрацией на устройствах обезжелезивания. Во время активного смешивания жидкости с воздухом производится окисление вредных добавлений, выпадающих в осадок и улавливающихся на дальнейшем этапе очищения.

После аэрации вода переходит на фильтрационную систему обезжелезивания. Каждый фильтр оборудован многоуровневым клапаном, который работает в автоматическом режиме. Вода, проходящая через слой фильтра загрузки и поддерживающий гравийный участок, очищается от взвесей и выходит через дренаж.

С учетом работы фильтра производится забивание зернового пространства загрузки вредными примесями и в дальнейшем увеличивается гидравлическое давление. Чтобы восстановить пропускную возможность, нужно регулярно производить очищение фильтра загрузки (это производится автоматическим многоуровневым клапаном).

Промывка фильтра производится не реже одного раза в 3 дня. Время очистки занимает не более получаса. После очищения вода переходит в бак, который одновременно является хранилищем пожарного запаса и регулирует общий объем питьевой воды.

Из бака помпами второго уровня жидкость транспортируется потребителю, проходя через ультрафиолетовую очистку. Это требуется для избавления от бактериологических загрязнений. УФ-стерилизаторы выглядят в виде металлической камеры с находящимися внутри ультрафиолетовыми лампами в кварцевых кожухах, что исключает контакт с водой. Установки имеют в комплекте пульт ДУ, который контролирует работу ламп и подает сигнал при поломке.

Продолжительная и эффективная эксплуатация водозаборных узлов гарантирована только в случаях, если во время разработки проектной документации и создании были соблюдены все необходимые требования СНиП. Соответствие всем требованиям и условиям позволит обеспечить надежность, стабильность и экономичность работы всех систем водозаборного узла.