Схемы водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий

На промышленных предприятиях, в зависимости от схемы  использования воды, системы классифицируются на прямоточные, с последовательным использованием воды, оборотные, замкнутые. 

Относительно источника  водозабора существуют системы, забирающие воду из поверхностных и из подземных  источников. По способу подачи воды потребителям системы могут быть напорными и безнапорными. Возможна комбинация этих схем подачи воды. Система водоснабжения состоит из сооружений для забора воды из источника, ее транспортирования, обработки, хранения и регулирования подачи.  

Вид водозаборного  сооружения зависит от характера источника водоснабжения. Из поверхностных источников водоснабжения забор воды осуществляется береговыми и русловыми водозаборами различных конструкций, из подземных водозаборных скважин, шахтных колодцев – горизонтальными и лучевыми водозаборами, сооружениями для каптажа подземных вод. 

Подъем и перекачка  воды на очистные сооружения или к  потребителю осуществляется насосной станцией I подъема. После прохождения  процесса кондиционирования вода подается потребителю насосной станцией II подъема. Возможно устройство нескольких последовательно или параллельно работающих станций, что определяется техническими и экономическими требованиями. 

Сооружения для  кондиционирования воды необходимы для доведения ее качества до требований, предъявляемых к ней абонентами. Резервуары чистой воды (сборные резервуары) служат для сглаживания неравномерности режима работы насосных станций I и II подъемов и хранения аварийных и противопожарных объемов воды.  

Водоводы следует  рассматривать как сооружения для  транспортирования воды к местам ее распределения. Они представляют собой систему труб (напорных и безнапорных) и каналов, по которым вода поступает к городу, поселку или промышленному объекту.  

Для распределения  воды по территории объекта и раздачи  ее потребителям устраивается водопроводная сеть. Она представляет собой систему трубопроводов, оборудованных необходимой арматурой для целей регулирования, ремонта, а также отбора воды на цели пожаротушения, поливки и т.д. Сооружения для хранения и аккумулирования воды (водонапорная башня) выполняют ту же роль, что и резервуар чистой воды. Они сглаживают несовпадение режима работы насосной станции II подъема и режима водопотребления.  

Место расположения водонапорной башни в значительной мере определяется рельефом местности. Как правило, ее устанавливают на возвышенных отметках с целью уменьшения строительной стоимости. Однако в общем случае место установки башни должно определяться гидравлическими и технико-экономическими расчетами систем подачи и распределения воды. Если вблизи города имеются достаточно высокие отметки земли, вместо водонапорной башни может быть установлен наземный или подземный напорный резервуар. Если возвышенные отметки находятся в черте населенного пункта, емкости можно установить и в промежуточное положение. 

Расположение очистных сооружений возможно вблизи как водозаборных сооружений, так и потребителя. Это  зависит от удаленности водопотребителя  от точки водозабора, наличия строительной площадки, санитарных, технических  и прочих условии, а также качества воды в источнике.  

В случае удовлетворительного  качества воды в источнике применяется  упрощенная схема водоснабжения. В  этом случае очистные сооружения могут  отсутствовать. Такая схема возможна, например, при использовании артезианских скважин, для которых характерно высокое санитарно-гигиеническое качество воды.  

Если источник водоснабжения  расположен выше отметок снабжаемой водой территории, появляются предпосылки  для подачи воды потребителю самотеком. К таким источникам относятся  горные водохранилища и ключи, а также напорные артезианские воды. При этом отпадает необходимость устройства насосных станций, подающих воду от источника питания от потребителя. При значительной удаленности объекта водопотребления от источника может возникнуть необходимость устройства нескольких последовательно работающих насосных станций, перекачивающих воду по водоводам. Если город имеет развитую территорию и сложный пересеченный рельеф местности, то для создания требуемого давления в сетях водоснабжения устраивают несколько насосных станций. 

При совпадении режима работы насосной станции и режима водопотребления необходимость  устройства резервуаров и башен  для целей регулирования отпадает. 

Таким образом, обязательные элементы системы водоснабжения  – водозаборные сооружения, водоводы и водопроводная сеть. 

Система водоснабжения  в процессе работы должна удовлетворять  требованиям надежности и экономичности. Ошибки при определении степени  надежности системы водоснабжения  при ее проектировании, строительстве  и эксплуатации может привести к серьезным сбоям в подаче воды. Под надежностью понимается способность системы обеспечивать потребителей водой в необходимых количествах, требуемого качества и под определенным напором. Одним из показателей надежности функционирования системы может служить вероятность ее безотказной работы в течение рассматриваемого времени.  

Различают технологическую  и санитарную надежность системы  водоснабжения. Так, технологическая  надежность обеспечивается рядом мер  на стадии проектирования, строительства  и эксплуатации сети. А именно: созданием запасов воды в источниках водоснабжения, использованием двух и более независимых источников, увеличением числа водозаборных сооружений, прокладкой нескольких параллельно работающих водопроводов, устройством кольцевых водопроводных сетей, увеличением объемов запасно-регулирующих емкостей в системе подачи и распределения воды, созданием резервных мощностей очистных сооружений, обеспечением бесперебойного энергоснабжения, разработкой математических моделей распределения воды при авариях. 

К мероприятиям по повышению  санитарной надежности системы водоснабжения  относятся: устройство локальных прудов-водохранилищ (при снабжении водой из рек  и каналов, подверженных случайным  залповым загрязнениям); создание системы  непрерывного контроля наличия токсичных загрязнений в источнике; организация зон санитарной охраны; составление банка данных о потенциально опасных веществах, хранимых или транспортируемых на водосборной площади, способных заразить источник водоснабжения при аварийной ситуации; разработка моделей вероятных загрязнений источника; подготовка технологии обработки воды в условиях аварийных загрязнений; устройство автоматизированных постов контроля качества воды в источнике водоснабжения выше водозаборов; предотвращение вторичного загрязнения воды в распределительной сети и регулирующих узлах; обеспечение населения питьевой водой в условиях катастроф и особо крупных аварий в системе водоснабжения.  
 

Экономичность системы  достигается принятием решений, обеспечивающих минимальные затраты на строительство и эксплуатацию при соблюдении необходимых параметров ее работы, а также требований надежности.

Энциклопедия 

Водоснабжение, совокупность мероприятий по обеспечению водой  различных её потребителей — населения, промышленных предприятий, транспорта и др. (см. Водопотребление). Комплекс инженерных сооружений, осуществляющих задачи В., называется системой В. или водопроводом. Все современные системы В. населённых мест являются централизованными: каждая из них обеспечивает водой большую группу потребителей. Для целей В. используются природные источники воды: поверхностные — открытые водоёмы (реки, водохранилища, озёра, моря) и подземные (грунтовые и артезианские воды и родники). Для нужд населения наиболее пригодны подземные воды. Однако для снабжения водой больших населённых мест подземных источников часто оказывается недостаточно, а получение из них значительного количеств воды экономически невыгодно. Поэтому для В. крупных городов и промышленных объектов используют преимущественно поверхностные источники пресной воды. Для получения воды из природных источников, её очистки в соответствии с нуждами потребителей и для подачи к местам потребления служат следующие сооружения: водоприёмные сооружения (см. Водозаборное сооружение); насосные станции первого подъёма, подающие воду к местам её очистки; очистные сооружения; сборные резервуары чистой воды; насосные станции второго или последующих подъёмов, подающие очищенную воду в город или на промышленные предприятия; водоводы и водопроводные сети, служащие для подачи воды потребителям. Общая схема водоснабжения (рис. 1) может видоизменяться в зависимости от конкретных условий. Если, например, вода источника не требует очистки, из схемы выпадают очистные и связанные с ними сооружения. При расположении источника на более высоких отметках, чем снабжаемый водой объект, вода может быть подана самотёком, и поэтому нет необходимости в устройстве насосных станций. Расположение водонапорных башен и резервуаров зависит от рельефа местности. В некоторых системах используется несколько источников В., что ведёт к увеличению числа основных сооружений. При большой разности отметок на территории объекта иногда устраивают так называемое зонное В., т. е. отдельные сети для районов города, расположенных на разных отметках, с отдельными насосными станциями. Иногда сооружают повысительные насосные станции, забирающие воду из основной сети города и подающие её в возвышенные районы. 

В зависимости от назначения обслуживаемых объектов современные водопроводы подразделяются на коммунальные и производственные (промышленные или с.-х.). Наиболее крупные потребители воды — предприятия металлургической, химической, нефтеперерабатывающей промышленности, а также ТЭС. Некоторые мероприятия, связанные с использованием воды, по своей классификации не относятся к В. Например, подача воды для полива с.-х. полей представляет собой специальную отрасль водного хозяйства — орошение, подача воды по турбинам ГЭС относится к гидроэнергетике.

Водоприёмные сооружения имеют различное устройство в  зависимости от вида источников В. и местных условий. Для приёма поверхностных вод используются речные, водохранилищные, озёрные, морские водоприёмники. Для приёма подземных вод в зависимости от глубины залегания водоносных пластов применяются трубчатые (буровые) колодцы, горизонтальные водосборы, представляющие собой дренажные трубы или галереи, укладываемые в пределах водоносного пласта. Родниковые воды собираются при помощи каптажных сооружений (каменных резервуаров, приёмных камер и др.), располагаемых в месте наиболее интенсивного выхода родниковой воды.

Вода поднимается  из подземных источников в большинстве  случаев центробежными насосами. Весьма эффективны погружные насосы, опускаемые под уровень воды в  колодец вместе с электродвигателем, заключённым в водонепроницаемый кожух. При использовании артезианских (напорных) вод после сооружения колодца уровень воды в нём устанавливается над водоносным пластом. Иногда давление в пласте столь велико, что вода самоизливается из колодца на поверхность земли. Для городских водопроводов, использующих подземные воды, обычно сооружают группу колодцев. Вода из них поступает в сборный резервуар и оттуда подаётся потребителям насосной станцией. Шахтные колодцы применяют при относительно неглубоком залегании подземных вод. В зависимости от глубины шахтных колодцев подъём воды из них может быть осуществлен обычными или погружными насосами. В системах В. населённых мест водоприёмные сооружения всех типов включаются в зону санитарной охраны. 

Насосные станции  современных систем В. оборудуются, как правило, центробежными насосами с электрическим приводом, а также регулирующей, предохранительной и контрольно-измерительной аппаратурой. Многие насосные станции имеют телеуправление и полностью автоматизированы. 

Очистные сооружения обрабатывают природную воду с целью придания ей качеств, соответствующих требованиям потребителей (см. Водоочистка). Очищенная вода подаётся к объекту по водоводам и разводится по его территории водопроводной сетью. К уличной сети присоединяются домовые ответвления, по которым вода вводится в здания. Внутри зданий устраивается сеть внутреннего водопровода, подводящая воду к точкам её разбора через различные водоразборные устройства (краны). В благоустроенных жилых домах и в некоторых общественных зданиях устраиваются также системы, снабжающие потребителей горячей водой (см. Горячее водоснабжение). В производственных зданиях вода подводится к различным технологическим агрегатам, машинам, аппаратам, котлам и т.д. Разбор воды осуществляется частично и из наружной (уличной) сети через водоразборные колонки (краны). Подача воды для тушения пожаров осуществляется из наружных пожарных гидрантов, располагаемых на уличной сети. Внутренние пожарные краны устанавливаются в общественных и производственных зданиях, а также в жилых домах выше 11 этажей.

Для промышленных предприятий (в определённых условиях) применяют  так называемые оборотные системы  В. (рис. 2), а также системы с  последовательным использованием воды. Оборотные системы служат для  предотвращения нерационального использования природных вод и их загрязнения. В таких системах воду после надлежащей обработки (охлаждения или осветления) снова подают потребителям. Для охлаждения воды в оборотных системах применяются градирни, бассейны брызгальные, охладительные пруды. При этом из источника подаётся вода только для восполнения её потерь при охлаждении и безвозвратных её расходов в производстве. Таким образом, количество воды, забираемой из источника, при оборотной системе значительно меньше, чем при обычной прямоточной системе. Это позволяет иногда использовать природный источник, который при прямоточной системе был бы недостаточным для данного потребителя. Системы с последовательным использованием воды применяют в тех случаях, когда вода, сбрасываемая одним производственным потребителем, может употребляться другим. Это также уменьшает количество воды, которое надо забирать из источника В. 

Вследствие значительного  роста водопотребления в населённых местах (в результате роста числа  жителей, а также при наличии  всех видов благоустройства) и промышленности в некоторых районах местные природные источники оказываются недостаточными для удовлетворения потребностей в воде. В такие районы вода подаётся из удалённых источников. Так, одним из источников В. Москвы является р. Волга, из которой вода поступает по каналу на расстояние 128 км; в центральные районы Донбасса вода подводится каналом и водоводами на расстояние 130 км. 

Санитарный надзор. Качество подаваемой населению воды (на всём пути её транспортирования от водопроводной станции до потребителя) подвергается строгому санитарному контролю. Санитарный надзор, осуществляемый районными и городскими санэпидстанциями, распространяется на все системы хозяйственно-питьевого В. населённых мест и другие системы, подающие воду питьевого качества. Органами Государственного санитарного надзора в СССР утверждено "Положение о проектировании зон санитарной охраны централизованного водоснабжения и водных источников", обязательное для всех организаций, проектирующих и строящих системы В., и для всех водопроводных предприятий. На территории, входящей в зону санитарной охраны, устанавливается режим, обеспечивающий надёжную защиту источника В. от загрязнения и сохранение требуемых качеств воды. Проект зон санитарной охраны составляет неотъемлемую часть каждого проекта В., без которой он не может быть утвержден.