СИСТЕМЫ И СХЕМЫ ВОДОСНАБЖЕНИЯ.
2.1. Системы водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий.
Системы водоснабжения или водопровода (1.1) — это комплекс инженерных сооружений, предназначенных для забора воды из источника водоснабжения, ее очистка, хранение и представление к потребителям.
Системы водоснабжения или водопровода классифицируют по ряду признаков.
По виду обслуживаемого объекта подразделяют на городские, поселковые, промышленные, сельскохозяйственные, железнодорожные и др.
По назначению системы водоснабжения подразделяют на хозяйственно-питьевые системы водоснабжения (1.2), предназначенные для подачи воды на хозяйственные и питьевые нужды населения и работников предприятий; производственные системы водоснабжения (1,3), которые обеспечивают водой технологические цеха; противопожарные системы водоснабжения (1.4), которые обеспечивают подачу воды для тушения пожаров.
На основе технико-экономических расчетов часто устраивают объединенные системы водоснабжения: хозяйственно-питьевые, промышленно-противопожарные или промышленно-хозяйственно-противопожарные. Так, в городах и поселках устраивают объединенный хозяйственно-питьевой водопровод. На промышленных предприятиях, как правило, сооружают два раздельных водопровода — производственный и хозяйственно-противопожарный. Объединенный промышленно-хозяйственно-противопожарный водопровод (1.5) устраивают тогда, когда для технологических нужд предприятия необходимо небольшое количество воды питьевого качества. На некоторых промышленных предприятиях устраивают специальные противопожарные водопроводы.
По способу подачи воды различают самотечные водопроводы (гравитационные) (1.6) и водопроводы с механической подачей (1.7) воды (с помощью насосов).
По виду используемых источников различают водопроводы из поверхностных источников (1.8) — что забирают воду из рек, водохранилищ, озер, морей, и водопроводы из подземных источников (1.9) скважин (артезианских, ключевых). Есть также водопроводы смешанного питания (1.10) — из источников обоих типов.
Системы водоснабжения могут обслуживать как один объект, например, город или промышленное предприятие, так и несколько объектов. В последнем случае такую систему называют групповой системой водоснабжения (1.11). Систему водоснабжения, обслуживающую несколько крупных объектов, расположенных на значительном расстоянии один от другого, называют районной системой водоснабжения (1.12), или районным водопроводом. Небольшие системы водоснабжения, обслуживающие одно здание или небольшую группу компактно расположенных зданий из ближайшего источника, называют обычно местными системами водоснабжения (1.13). В случаях, когда отдельные части территории имеют значительную разность в отметках, устраивают зонные системы водоснабжения (1.14). При таком рельефе местности в сети для высоко расположенных участков насосы должны поддерживать высокое давление, которое недопустимо в сети для низко расположенных участков (обычно при 8-этажной застройке в сети поддерживается давление не более 0,6 Мпа). В связи с этим водопроводную сеть разбивают на зоны для каждой из которых устанавливают необходимое давление.
2.2. Схемы водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий.
Схема водоснабжения (1.15) — это совокупность объектов, связанных в единый работающий комплекс. Схема водоснабжения населенного пункта зависит прежде всего от вида источника водоснабжения – поверхностного или подземного.
На рис. 1 приведена наиболее распространенная схема водоснабжения из поверхностного источника (1.16) населенного пункта с забором воды из реки. Речная вода поступает в водозаборное сооружение (1.17), из которого насосами станции первого подъема (1.18) подается на очистные сооружения(1.19). Очищенная вода поступает в резервуары чистой воды(1.20), откуда забирается насосами станции второго подъема(1.21) для подачи по водоводам (1.22) и магистральным трубопроводам(1.23) в водопроводную сеть(1.24), затем вода распределяется по отдельным районам и кварталам населенного пункта.
На территории населенного пункта (обычно на возвышености) сооружается водонапорнаябашня (1.25), которая, как и резервуары чистой воды служит для хранения и аккумуляции запасов воды. Необходимость устройства башни объясняется следующими обстоятельствами. Использование воды из водопроводной сети значительно колеблется на протяжении суток, тогда как подача воды насосами станции второго подъема относительно равномерная. В те часы суток, когда насосы подают в сеть воды больше, чем используют, излишек поступает в водонапорную башню; в час максимального расходования воды потребителями, когда расход, который подается насосами, недостаточен, в этом случае используется вода из башни. Водонапорная башня, расположенная в противоположном от насосной станции (второго подъема) конце города, называется контррезервуаром (1.26). При наличии близ населенного пункта значительной естественной возвышенности вместо водонапорной башни сооружают наземный водонапорный резервуар (1.27).
При использовании подземных вод, как источника водоснабжения схема водоснабжения из подземного источника (1.28) значительно упрощается. В этом случае очистные сооружения обычно не нужны — подземные воды часто не требуют очистки.
В некоторых случаях не устраивают также резервуаров чистой воды и насосной станции II подъема, поскольку вода может подаваться в сеть насосами, установленными в буровых скважинах. Иногда населенный пункт обеспечивается водой из двух или более источников – это водоснабжение с двусторонним или многосторонним питанием.
При расположении источника водоснабжения на значительной высоте по отношению к населенному пункту, когда подача воды из источника без помощи насосов невозможна, устраивают гравитационный водопровод (1.29).
Промышленные предприятия, отличаются значительным разнообразием технологических операций, и потребляют для отдельных процессов воду разного качества, требуя подачи ее под разными давлениями, имеют сложные схемы водоснабжения.
При расположении промышленного предприятия вблизи поселка, устраивают единый хозяйственно-противопожарный водопровод.
В районах, где относительно много предприятий, применяют групповые системы водоснабжения (1.30). Устройство групповых (или районных) систем сокращает число очистных сооружений, насосных станций, водоводов и тем самым уменьшает строительную и эксплуатационную стоимость системы.
Промышленные предприятия, расположенные на территории современного города, обычно получают хозяйственно-питьевую воду непосредственно из городского водопровода.
Рис. 1.1. Схема водоснабжения населенного пункта
I — водоприемник; 2 — самотечная труба; 3 — береговой колодец. 4- насосы станции I подъема; 5 — отстойники;6 — фильтры; 7 — резервуары чистой воды; 8- насосы станции II подъема; 9- водоводы; 10 — водонапорная башня; 11 — магистральные трубопроводы; 12- распределительные трубопроводы.
Рис. 1.2. Схема прямоточного водо- Рис. 1.3. Схема оборотного водоснабжения снабжения промышленного предпри- промышленного предприятия.
ятия.
Системы и схемы водоснабжения
И ВОДООТВЕДЕНИЯ»
для групп ОВР-36 и ЗОВР-45а
на кафедре «Гидротехническое и дорожное строительство»
Системы и схемы водоснабжения
1.1 Классификация систем водоснабжения.
Система водоснабжения представляет собой комплекс инженерных сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающих забор воды из природного источника, очистку и обработку ее, транспортирование и подачу потребителям требуемых расходов и качества под необходимым напором.
Системы водоснабжения классифицируют по следующим признакам:
по виду водоисточника– с использованием поверхностных вод; с использованием подземных вод; смешанные;
по способу подъема воды– нагнетательные (напорные), в которых вода к потребителям подается механическим способом (насосами); самотечные (гравитационные); комбинированные;
по назначению:
— хозяйственно-питьевые – для подачи воды на питьевые, хозяйственно-бытовые и санитарно-технические нужды, а также на благоустройство населенных пунктов (полив улиц, зеленых насаждений и т.д.); качество воды — питьевая;
— производственные – подача воды различным отраслям производства (заводы, фабрики и др.) и для нужд сельского хозяйства (животноводческие фермы, производственные комплексы, предприятия по переработке сельскохозяйственной продукции, теплицы, пастбища и т.д.); качество воды определяется требованиями производства. Системы производственного водоснабжения могут быть оборотные, с повторным использованием воды и др.;
— противопожарные – подача воды на тушение пожаров.
Перечисленные группы водопроводов могут быть как самостоятельными, так и объединенными. Объединяют водопроводы в том случае, если требования, предъявляемые к качеству воды, одинаковые или это выгодно экономически. Например, хозяйственно-питьевые водопроводы в населенных пунктах, как правило, объединяют с противопожарным, т.к. это целесообразно экономически. Производственный водопровод можно объединять с хозяйственно-питьевым и противопожарным.
по способу доставки и распределения воды системы водоснабжения бывают:централизованные, децентрализованные и комбинированные.
Централизованная система – это система, при которой вода из одного или нескольких источников поступает в общую водораспределительную сеть или сначала в один или несколько резервуаров, а из них – в общую сеть, питающую водой весь объект данной системы. Водоснабжение всех потребителей при централизованной системе осуществляют из единой водопроводной системы. При этом водозаборные, водоподъемные и очистные сооружения рассчитаны на подачу воды всем потребителям, находящимся в зоне действия системы, и работают по согласованному графику.
Централизованные системы водоснабжения, подающие воду в сельские населенные пункты и другие объекты в пределах района, области и более обширного региона, называют групповыми сельскохозяйственными водопроводами, которые в зависимости от района обслуживания делят хозяйственные (колхозные, совхозные), межхозяйственные, областные, межобластные, межреспубликанские.
Групповые сельскохозяйственные водопроводы строят в первую очередь в безводных или плохо обеспеченных водой районах, а также когда местные водные ресурсы недостаточны или непригодны для водоснабжения.
Децентрализованная система – это система водоснабжения, при которой каждый хозяйственный или производственный центр снабжают водой обособленно, независимо от других объектов. При этом в каждом центре устраивают локальный водопровод.
Комбинированная система — промежуточная между децентрализованной и централизованной. При этой системе некоторые группы (кусты) объектов снабжают водой централизованно, используя кустовые водопроводы, а другие объекты – локально, используя локальные системы водоснабжения.
по характеру использования воды– прямоточные, в которых воду после однократного использования выпускают в канализацию; прямоточные с повторным использованием воды; оборотные, в которых воду после использования для технических целей очищают и охлаждают, затем многократно используют на том же объекте;
по надежности– одной из 3 х категорий в зависимости от вида потребителя и требований бесперебойности подачи воды.
1.2 Основные схемы систем водоснабжения
Системы водоснабжения устраивают по определенным схемам, которые представляют собой совокупность сооружений водопровода и последовательность расположения их на местности. Схемы расположения водопроводных сооружений различны и зависят в основном от принятого источника водоснабжения: его характера, мощности, качества воды в нем.
Проектирование любого водопровода начинается с вычерчивания его схемы в плане (в разрезе) и определения состава сооружений.
Обычно в начальной стадии проектирования составляют две (или более) возможные схемы водоснабжения, которые являются вариантами проекта будущего водопровода. Затем проводится технико-экономический расчет – сравнение вариантов, выбирают наивыгоднейший.
По выбранной схеме окончательно проектируют и рассчитывают все устройства и элементы СВ.
Технический водопровод, системы технического водоснабжения
Здравствуйте! Системы технического водоснабжения могут использоваться как в промышленных нуждах, для обеспечения подачи воды для различных технологических процессов, так и для задач локального характера будь то мойка машин или полив огорода. Принципиальное отличие технического водопровода от питьевого состоит в соблюдении ГОСТов и норм различных для питьевой и технической воды.
Техническое водоснабжение, реализованное на промышленных предприятиях предназначено для отбора воды с предварительной очисткой из природного источника и последующей доставкой воды потребителю. После чего свойства воды должны быть восстановлены для её возвращения в природную среду или повторного использования в производственном цикле. Вода для бытового использования не должна подаваться из технического водопровода, для таких целей используют городской водопровод или аналогичный использующий питьевую воду.
Классификация технического водоснабжения
На предприятии использование технической воды может подразделятся на две категории:
Система возвратного водоснабжения, является наиболее экологичной и совершенной системой. Такая система подразумевает возвращение использованной воды или большей её части в систему водоснабжения, где после приведения к соответствующим стандартам, возможно, её повторное применение.
Безвозвратное водоснабжение заключается в передаче воды в получаемый продукт и обычно используется в системах охлаждения при высоких температурах или наполнении технических емкостей.
Существует соответствующая классификация потребителей технической воды:
1) Возвратное потребление:
• П1 – потребители, использующие в производстве нагрев воды (75-80% оборотной воды).
• П2 – потребители, загрязняющие воду путем промывки сырья или трубопроводов.
• П3 – потребители используют как нагрев воды, так и применяют её для промывки или очистки сырья или оборудования.
2) Безвозвратное потребление:
• П4 – Использование воды для производства пара.
• П5 – Использование воды в качестве добавок и включений для производства продукции.
Технический водопровод и водопотребление
Расчёт минимального потребления воды для нужд технологического производства рассчитывается путём суммирования максимального потребления для всех задействованных агрегатов при их наибольшем водозаборе. Касательно предприятий, для систем технического водоснабжения ставятся следующие задачи:
• Поддержание всех элементов машин и аппаратов, участвующих в технологическом процессе в подходящем температурном режиме.
• Технологическая очистка загрязненных механизмов и из узлов путем промывки водой.
• Подпитка различных технологических линий холодной или горячей водой.
• Выполнение всех условий по охране окружающей среды.
Большое внимание следует уделить бесперебойному техническому снабжению, которое гарантированно обеспечит водоснабжение при различных аварийных и непредвиденных ситуациях. Такое резервное водоснабжение возможно обеспечить лишь путём абсолютного дублирования всех насосов, фильтров и водозаборов, установленных в системе.
Такие системы должны устанавливаются в чистые и хорошо отапливаемых помещениях и иметь хороший доступ в случае замены аварийных узлов или агрегатов. Техническая эксплуатация всех узлов должна соответствовать их проектной документации. Регулярные технические осмотры такого оборудования следует проводить не реже одного раза в год с обязательным применением необходимой профилактики, которая поможет предотвратить поломку или создание аварийной ситуации.
Сами системы технического водоснабжения могут быть открытого и закрытого типа, к которым применяются различные требования.
• Открытые системы технического водоснабжения – системы, обеспечивающие подачу воды на технологические процессы, при которых технический персонал, задействованный в производстве, имеет непосредственный контакт с технической водой (моечные машины, строительное производство и др. ).
• Закрытые системы технического водоснабжения – системы в которых исключено проявление любого контакта персонала с технической водой (различные пароводяные циклы на ТЭЦ и АЭС и др.).
Источники водоснабжения
Существование различных источников водоснабжения приводит к необходимости соответствия ими ряда условий для возможности полноценного использования.
• Обеспечение бесперебойного получения воды необходимой для произведения всех технологических процессов, с учетом возможного роста потребности в водоснабжении.
• Подача воды необходимого качества или возможности наименее затратного способа доочистки получаемой воды.
• Обеспечение возможности подачи воды наименее затратным способом.
• Обладание источником таким объёмом, чтобы расчётный водозабор не привёл к нарушениям в сложившейся экологической системе.
Характеристики воды зависят от типа источника и подбираются в зависимости от анализа водных ресурсов района, в котором расположен потребитель.
• Речная вода имеет высокое содержание органических веществ и обладает высокой мутностью, но у такой воды сравнительно невысокая жёсткость.
• Вода озер менее замутнена и ее качество зависит от времени года и выпавших осадков.
• Подземные воды обладая минимальным замутнением в некоторых случаях могут быть сильно минерализованы.
Классификация систем водоснабжения
Все системы технического водоснабжения можно разделить по следующим признакам:
1. По виду источника для подачи воды.
• С использованием поверхностных вод.
• С использованием подземных вод.
2. По способу подъема воды:
• Нагнетательный (подача воды осуществляется насосами.).
• Самотечный (вода поступает под собственным давлением.).
• Хозяйственно-питьевые (полив и водоотведение для бытовых нужд).
• Противопожарные (различные системы пожаротушения).
• Объединенные (полив и пожаротушение и др.).
4. По видам обслуживаемых объектов:
5. По территориальному охвату:
• Местные (для водоснабжения индивидуальных объектов).
• Централизованные (обеспечивают определенную группу потребителей).
6. По типу использования воды:
• Прямоточные (вода после использования сбрасывается в систему канализации).
• Оборотные (вода проходит различные циклы очистки для повторного использования).
Элементы систем водопровода
Система технического водопровода подразделяется на ряд элементов, выполняющих различные функции для осуществления подачи воды:
1. Водозаборные сооружения (предназначены для осуществления забора воды из различных источников с ее предварительной очисткой).
2. Водоподъемные сооружения (насосные станции, осуществляющие подачу воды к местам для её хранения, потребления или очистки).
3. Сооружения для очистки или изменения, химических составляющих воды (установки ХВП и ХВО).
4. Водоводы и водопроводные сети (различные системы служащие для подачи воды потребителю).
5. Танки и запасные ёмкости (регулирующие емкости служащие для накопления и дальнейшего хранения воды).
6. Различные гидросооружения систем оборотного водоснабжения (служат для очистки и охлаждения сточных вод).
Проектирование технического водопровода
Системы водоснабжения выполняются по проработанным схемам, которые представляют собой совокупность всех сооружений водопровода и последовательно расположены на местности. Этап проектирования начинается с составления чертежа и определением всех элементов, входящих в будущую систему водоснабжения. Затем после проведения технико-экономического расчёта выбирается наивыгоднейший проект, который и в дальнейшем и реализовывается.
Схемы подачи воды
При организации системы водоснабжения выбирается наиболее подходящая система водоснабжения, такие системы могут быть:
• Прямоточная с повторным использованием воды.
Каждая система обладает своими преимуществами на которых стоит остановится более подробно.
Прямоточная схема — при работе такой системы из источника водоснабжения происходит закачивание всей необходимой потребителю воды, вследствие чего производительность водозаборных устройств, насосов первого подъёма и очистных сооружений рассчитываются для покрытия максимального суточного потребления. Такая схемам работы увеличивает размеры и мощность применяемых элементов водоснабжения, что приводит к их существенному удорожанию. Отработанную воду необходимо сбрасывать в природные водоёмы, не нарушая экологического равновесия, и такая модель также требует определённых затрат. Прямоточная схема широко применяется в системах хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения, ввиду невозможности повторного использования воды потребителями.
Прямоточная схема с повторным использованием воды реализовывается в случаях, когда среди потребителей технической воды можно выделить потребителя с большим расходом, вода от которого подходит по параметрам и может удовлетворить потребности других потребителей. Такая система, работая по прямоточному режиму, позволяет осуществлять забор необходимый для работы потребителя с высоким расходом воды, остальные же используют его сбросную воду. Использование такой системы позволяет значительно сократить количество использованной воды и стоков, что приведёт к удешевлению всей системы водоснабжения.
Оборотная схема системы производственного водоснабжения является наиболее современной и основана на том, что не менее 70% технической воды возможно использовать повторно. Использование такой схемы сводится к тому, что после использования в системе вода очищается и охлаждается для повторного использования. Водозабор в таком случае производится только для восполнения необратимых потерь. Такая система широко применяется в условиях, когда ресурсов природного источника недостаточно для осуществления прямоточного водоснабжения.
Комбинированная схема, как следует из ее названия, является комбинацией вышеописанных схем подачи воды.
