Водоснабжение и водоотведение (Инженерные сети и оборудование зданий и сооружений) цель и задачи дисциплины
 Скачать 422 Kb.
|
|
Раздел 3-й Водоснабжение: наружные сети и сооружения Водоснабжение городов, населенных пунктов и промплощадок устраивают в нашей стране по требованиям следующих нормативных документов: 1) Строительные нормы и правила. СНиП 2.04.02-84 (с изм.). Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. 2) Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.1.4.559-96. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Водоснабжение в данном курсе рассмотрено в основном на примере г. Омска. MediaCenter link: СНиП 2.04.02-84 (сизм.). Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. Системы водоснабжения и их показатели Системы наружного водоснабжения могут быть объединёнными (В1+В2+В3), то есть подающими воду питьевого качества и одновременно на пожаротушение, и на производственные нужды. Такие системы применяются в городах. Промплощадки могут брать воду не питьевого качества там, где оно не требуется по технологии производства. Водопроводы предприятий обычно тоже обьединённые В3+В2. Однако основные городские водопроводы несут воду питьевого качества: В1+В2+В3. В частности, в Омске ежесуточное водопотребление может достигать около 600 тысяч кубометров, из которых половину забирают жители, а примерно другую половину объёма воды потребляют предприятия. Показатели городских водопроводов делятся на количественные и качественные. Количественными показателями водопроводов, как гидравлических систем, являются расходы и напоры. Например, для такого крупного города как Омск норма расхода холодной и горячей воды на жителя составляет около 300 л/сут. В одноэтажной неблагоустроенной застройке при водоразборе из колонок водопотребление жителя уменьшается до 30-50 л/сут. Напор в сети наружного водопровода (считая от оси трубы) должен находится в пределах 10 < H < 60 метров водяного столба. Показатели качества питьевой воды: а) физические: мутность; цветность; запах; вкус; б) химические: общее солесодержание пресной воды не более 1 г/л (вода в Иртыше в районе Омска имеет среднее солесодержание около 300 мг/л, то есть достаточно добротная); предельно допустимые концентрации (ПДК) химических элементов в воде; в) бактериологические: количество бактерий в одном литре воды. Некоторые бактерии могут содержаться в воде в небольших количествах, но некоторые не допускаются даже в количестве одной в литре воды. Всё это подробно оговорено в СанПиН 2.1.4.559-96 «Питьевая вода». Знакомство с показателями по наружному водопроводу полезно для дальнейшего рассмотрения элементов схем наружных водопроводов городов. Элементы схем водоснабжения Элементы схемы наружного водоснабжения рассмотрим на примере города Омска (рис. 16).  Рис. 16 Элементы наружного водоснабжения: 1 источник водоснабжения; 2 водозабор; 3 водоводы; 4 станция водоподготовки; 5 городская водопроводная сеть с сооружениями . Источники водоснабжения Источник водоснабжения может быть поверхностный или подземный. Доля поверхностных источников (рек, озёр, водохранилищ, каналов) составляет около 70%, а доля подземных (грунтовых и напорных артезианских вод) около 30%. Источником водоснабжения г. Омска является река Иртыш. Водозаборные сооружения Водозаборное сооружение захватывает воду из источника водоснабжения, поэтому водозаборы могут быть соответственно поверхностными (береговыми, русловыми, ковшовыми) или подземными (скважины, колодцы). Смешанными являются лучевые подрусловые водозаборы, которые выполняют из горизонтальных скважин, пробуривая их в подрусловые аллювиальные отложения. Вместе с водозабором обычно совмещают насосную станцию I подъёма, которая перекачивает необработанную воду к станции водоподготовки. Водоводы Водоводы это напорные трубопроводы значительного поперечного сечения. Их количество должно быть не менее двух (в две нитки). по водоводам вода перекачивается к городской станции водоподготовки. Станции водоподготовки: процессы и сооружения Станция водоподготовки это целая промплощадка по приготовлению питьевой воды для города. На сооружениях станции водоподготовки происходят процессы по приготовлению воды питьевого качества, что показано в сравнении ниже.
Наружные сети водопровода и сооружения на них Водопроводная сеть прокладывается по городу с кольцеванием магистралей вокруг основных районов, микрорайонов и промплощадок (см. рис. 16 ). Глубину заложения труб водопровода принимают равной нормативной глубине промерзания в данной местности плюс запас 0,5 метра. Трубы небольшого диаметра 100-200 мм монтируют из стали с антикоррозионным покрытием или из чугуна. Трубы большего диаметра прокладывают из железобетона. Сооружения на городском водопроводе: смотровые колодцы с задвижками и пожарными гидрантами (около зданий), шаг колодцев 100-150 метров; насосные станции подкачки (районные и местные) для компенсации потерь напора на водопроводе, а гарантированный напор должен поддерживаться в пределах 10 < H < 60 м водяного столба. Особенности водоснабжения промпредприятий Промпредприятия снабжаются водой по следующим схемам: 1) Прямоточная схема. 2) Схема с повторным использованием воды. 3) Схема оборотного водоснабжения. Раздел 4-й Канализация: наружные сети и сооружения Канализация это система подземных трубопроводов, самотёком удаляющая сточные воды за пределы территории, с последующей их очисткой и сбросом в водоём. В условиях плоского равнинного рельефа (как в Омске) дополнительно сооружают насосные станции перекачки и напорные коллекторы-трубопроводы. Состав остаточных загрязнений в очищенных сточных водах при сбросе в водоём не должен превышать предельно-допустимых концентраций (ПДК). Городскую канализацию обычно устраивают двух типов: 1) К1+К3, то есть объединённую, предназначенную для транспортировки бытовых (хозяйственно-фекальных) и промышленных стоков за черту города на очистные сооружения. 2) К2, то есть дождевую (ливневую), районные коллекторы которой сбрасывают условно-чистые стоки в водоём в черте города, а при необходимости строят дополнительные очистные сооружения, в основном механической очистки. Канализацию городов, населенных пунктов и промплощадок устраивают в нашей стране по требованиям строительных норм и правил: СНиП 2.04.03-85 (с изм.). Канализация. Наружные сети и сооружения. Канализация в данном курсе рассмотрена в основном на примере г. Омска. Элементы городской канализации Элементы схемы городской канализации рассмотрим на примере Омска (рис. 17).  Рис. 17 Элементы городской канализации: 1 дворовые и внутриквартальные канализационные сети (не показаны на карте-схеме); 2 уличные коллекторы (не показаны на карте-схеме); 3 районные коллекторы с насосными станциями перекачки; 4 городской (главный) коллектор с насосными станциями перекачки; 5 дюкеры с насосными станциями перекачки; 6 главная канализационная насосная станция перекачки; 7 загородный напорный трубопровод; 8 очистные сооружения канализации; 9 выпуск в водоём. Канализационные сети и сооружения на них Наружные сети канализации проектируют согласно требованиям СНиП 2.04.03-85 «Канализация: наружные сети и сооружения». Канализационные сети города устраивают по иерархическому принципу: мелкие сети подсоединяют к сетям более крупного диаметра (коллекторам). При этом прокладку канализационных сетей по возможности стараются устраивать так, чтобы трубы работали самотёком, используя рельеф местности. Это становится проблематично в условия равнинного, плоского рельефа, как например в Омске. Тогда дополнительно строят канализационные насосные станции перекачки. Иерархия городских канализационных сетей следующая: дворовые и внутриквартальные сети диаметром 150-200 мм, которые строят на территории застройки в пределах красных линий, то есть не выходя на территорию улиц: уличные коллекторы диаметром 250-400 мм, которые строят, наоборот, за красными линиями застройки, то есть по территории улиц (могут иметь насосные станции перекачки); районные коллекторы диаметром 500-1000 мм, которые строят для района канализования (могут иметь насосные станции перекачки); городской коллектор диаметром 1000-5000 мм, который строят вдоль города по наиболее пониженной его части (имеет насосные станции перекачки). На канализационных сетях сооружают смотровые колодцы из железобетонных колец диаметром 1 метр (глубиной до 6 метров) и 1,5 метра (глубиной до 6 метров). Шаг колодцев принимают по СНиП 2.04.03-85. Например, для дворовых канализационных сетей диаметром 150-200 мм шаг между соседними колодцами должен быть не более: 35 метров при 150 мм; 50 метров при 150 мм. Для перехода сточных вод через реки устраивают дюкеры трубы под дном водоёма на глубине не менее 0,5 метров до шелыги (верха трубы). На окраине города, куда сточные воды поступают по городскому канализационному коллектору, находится главная насосная станция перекачки, которая по напорному загородному коллектору перекачивает стоки на очистные сооружения канализации (см. рис. 17). Очистные сооружения канализации Очистные сооружения канализации проектируют согласно требованиям СНиП 2.04.03-85 «Канализация: наружные сети и сооружения». Они должны находиться за чертой города и ниже по течению реки. Очистные сооружения канализации это целая промплощадка, которая должна так очистить сточные воды после города, чтобы остаточные загрязнения в очищенных сточных водах при сбросе в водоём не превышал предельно-допустимые концентрации (ПДК). Технологии очистки сточных вод зависят от состава загрязнений. После города на очистные сооружения поступают бытовые (хозяйственно-фекальные) и промышленные стоки К1+К3, поятому применяют следующие виды (ступени) очистки сточных вод: 1) Механическая очистка. С помошью решеток, песколовок и первичных отстойников сточные воды очищаются примерно на 30%. 2) Биологическая очистка. Это основная технология очистки канализационных стоков. Для крупных городов чаще всего применяют аэротенки проточные сооружения, где сточные воды аэрируются вдувом воздуха от компрессорных станций. Сюда же подают активный ил смесь микроорганизмов и простейших животных типа амёб, инфузорий, рачков, улиток, которые в присутствии кислорода воздуха интенсивно очищают сточные воды, окисляя органические загрязнения (аэробный процесс). Окисленные органические загрязнения затем выпадают в осадок на вторичных отстойниках. После сооружений биологической очистки сточные воды очищаются примерно на 95%, то есть остаточных загрязнений остаётся около 5% (бактериальные загрязнения). 3) Сооружения по обеззараживанию сточных вод. Применяют хлорирование. Очистка считается выполненной на 100%. Рассмотрим некоторые сооружения по обработке осадка. После сооружений механической и биологической очистки остаётся сырой осадок, представляющий опасность для окружающей среды, поэтому его обрабатывают на сооружениях: метантенках, биологических фильтрах, септиках. Метантенки применяют для крупных городов. Это подземные железобетонные резервуары диаметром до 20-30 м глубиной до 15 метров. В них примерно на месяц для сбраживания загружают сырой осадок очистных сооружений. Процесс сбраживания осадка происходит без доступа воздуха (анаэробный процесс) и выделяется газ метан, почему сооружение и называется метантенк. Метан является попутным газом, который, например, сжигают и полученным теплом обогревают сам метантенк, что ускоряет процесс брожения осадка. Примерно через месяц осадок перегнивает и становится безопасным. Его обезвоживают и сушат. Если осадок не содержал токсических загрязнений, то его можно использовать как ценное органическое удобрение в сельском хозяйстве. Дождевая канализация городов Дождевую канализацию К2 городов проектируют согласно требованиям СНиП 2.04.03-85 «Канализация: наружные сети и сооружения». Её старое название: ливневая канализация, ливнёвка. Дождевая канализация К2 собирает на территории города дождевые и талые поверхностные воды, отводит самотёком их по сети К2 и через свои районные коллекторы сбрасывает условно-чистые стоки в водоём в черте города, При необходимости строят дополнительные очистные сооружения, в основном механической очистки, а в условиях плоского, равнинного рельефа устраивают насосные станции перекачки. Элементы наружной дождевой канализации: 1 дождеприёмники-решетки, устраиваются вдоль дорог с шагом через 50-80 метров; 2 отводящий подземный трубопровод диаметром не менее 200 мм; 3 уличные коллекторы диаметром 400-1000 мм; 4 районные коллекторы диаметром 1000-2500 мм. С территорий промпредприятий стоки К2 очищают, в основном на сооружениях механического типа. Дренаж для понижения уровня подземных вод Дренаж — это инженерная система из дрен (труб с отверстиями), фильтрующих обсыпок, слоёв и других элементов, предназначенная для понижения УПВ не менее нормы осушения или не менее 0,5 метра ниже пола подвала, основания сооружения со сбросом дренажных вод: — в дождевую канализацию К2 ; — близлежащий водоём или водоток; — нижележащий подземный пласт. Дренаж чаще всего связан с дождевой канализацией К2, но в отличие от неё отводит не поверхностные, а подземные воды. Перечислим основные элементы дренажа: 1) водоприёмное устройство (дрена, скважина); 2) фильтрующие обсыпки и слои (защита от заиления); 3) смотровые колодцы (для удобства обслуживания и ремонта); 4) водоотводящая труба (дренажный коллектор); 5) насосная станция перекачки дренажных вод (не всегда); 6) труба-выпуск дренажных вод (в К2, водоём или пласт).  Рис. 18. Элементы дренажа (на примере кольцевого дренажа) Элементы дренажа рассмотрим на примере кольцевого дренажа (рис. 17). Он защищает от подтопления грунтовыми водами подвал дома. Дрены 1 уложены вокруг здания на такой глубине, чтобы кривая депрессии УГВ находилась относительно пола подвала как минимум на 0,5 метра ниже. Дрены обсыпаны слоями щебня (в непосредственной близости) и песка (между щебнем и окружающим грунтом) для защиты внутреннего пространства дрен от заиления частицами грунта. Грунтовая вода проходит фильтрующую обсыпку 2 и, довольно чистая, попадает в дрену 1 через водоприёмные отверстия или щели-пропилы. Подземная вода, попавшая внутрь дрены, называется дренажным стоком, который самотёком отводится дренами и через один из смотровых колодцев 3 поступает по дренажному коллектору 4 в резервуар насосной станции перекачки 5. Оттуда дренажные воды время от времени насосом перека- чиваются в коллектор дождевой канализации К2. Элемент 5 не всегда нужен. Дренажи для промышленного и гражданского строительства рассмотрены в другом курсе: «Защита от подтопления в городском строительстве» (Автор: Сологаев В.И., СибАДИ, Омск, 2000 г.). Нормативным документом является СНиП 2.06.15-85 «Инженерная защита территории от затопления и подтопления». КОНЕЦ ЛЕКЦИОННОГО КУРСА |