Системы водоснабжения городов представляют собой комплекс инженерных сооружений для забора, подъема, очистки воды, ее сохранения и доставки к потребителю. В его состав входят следующие сооружения:
водозаборные сооружения и насосные станции первого подъема, которые подают воду к местам ее очистки;
очистные сооружения;
сборные резервуары чистой воды;
насосные станции второго и следующих подъемов, подающие воду в город или на промышленные предприятия;
водоводы и водопроводные сети.
В практике водоснабжения городов встречаются разные системы, централизованно обеспечивающие потребителей водой. Все разнообразие систем водоснабжения можно классифицировать по таким признакам:
По виду используемых естественных источников , - водопроводы, забирающие воду из поверхностных или подземных источников, и водопроводы смешанного потребления;
по виду потребителей – коммунальные (городские, поселковые); противопожарные; производственные, которые, в свою очередь, подразделяются по отраслям промышленности (водопроводы химических предприятий, тепловых электростанций, металлургических комбинатов, и т.д.);
По территориальному охвату потребителей – локальные (для одного объекта) и групповые (или централизованные) водопроводы, которые обслуживают группу объектов;
по способам представления воды – водопроводы с самотеком (гравитационные) и с механическим представлением воды (с помощью насосов);
По кратности использования воды – с оборотом воды, с последовательным использованием на различных установках;
по характеру использования воды – прямоточное, оборотное, последовательное (с повторным использованием воды);
по видам потребителей – хозяйственно-питьевое, производственное, противопожарное, сельскохозяйственное;
по комплексности обслуживания потребителей – объединенные, неполно раздельные, раздельные системы.
Объединенная система обеспечивает все три вида потребителей, как правило, водой питьевого качества. Такие системы целесообразны в тех случаях, когда промышленность потребляет воду питьевого качества или сравнительно небольшое количество воды. Эти системы проще и имеют относительно меньшую строительную стоимость сети, которая составляет, как правило, около 60% стоимости всей системы водоснабжения.
Неполную раздельную систему используют в случае, когда промышленность потребляет значительное количество воды, требования к качеству которой невысокие. В этом случае строительство объединенной системы невыгодно, потому что неоправданные расходы на очистку воды для потребностей промышленности до питьевого качества приводят к значительному удорожанию строительства и эксплуатации водопроводной системы.
Раздельные системы предусматривают строительство отдельных систем для питьевых, промышленных и противопожарных потребностей. Такие системы встречаются очень редко.
Схемы водоснабжения городов отличаются набором сооружений, необходимых для обеспечения водой необходимого качества и количества. Общий вид схемы водоснабжения, которая включает полный набор водопроводных сооружений, показан на рисунке. Источником водоснабжения служат естественные и искусственные водоемы, реки, подземные артезианские и грунтовые воды, моря и океаны.
Системы водообеспечения промышленных предприятий классифицируются по способам использования воды: прямоточные, оборотные и с повторным использованием воды.
В прямоточных системах вода, как правило, входит в состав конечной продукции (например, в производстве минеральных кислот, жидких суспендированных комплексных удобрений и т.д.) или существенно изменяет свой состав (например, вода электролитов в электролизерах), в связи с чем ее повторное использование нецелесообразно. В этом случае ее сбрасывают после смешивания с другими сточными водами в местную гидрографическую сеть или передают на очистные сооружения.
В оборотных системах повторного использования водоснабжения, когда вода используется в основном для охлаждения, целесообразно нагретую воду охлаждать (например, в градирнях) и подавать для повторного использования на том же объекте. При этом из водоисточника подается только 3-5 % общего количества используемой воды для пополнения ее потерь во время обращения. Иногда оборотную воду нужно не только охлаждать, но и направлять на очистку.
В системах повторного использования вода, сбрасываемая одним из промышленных потребителей, может быть использована другим (например, вода после улавливания фтор-газов в производстве суперфосфата используется при получении фторид-гидрофторида аммония). Это дает возможность уменьшить количество воды, забираемой из водного источника.
Существует 4 схемы водоснабжения:
1– прямоточная система (сброс воды осуществляется в водоемы без очистки). Qп.п. – безвозвратные потери воды в производстве, Qисп. – потери воды на испарение.
Qп.п. – потери воды с промышленной продукцией,
Qисп – потери воды на испарение.
2 – система с осветлением сточных вод на очистных сооружениях.
Qос. – потери воды, удаляемой вместе с осадками очистных сооружений.
3– система водоснабжения с очисткой сточных вод перед их сбросом в водоем
Qшл. – потери воды, удаляемой со шламами очистных сооружений.
Наиболее широко используемая система.
4 – оборотная система водоснабжения. Расход воды в ней невелик, определяется расходом, необходимым для пополнения безвозвратного водопотребления в процессе производства и потребления, а также периодической заменой воды в оборотных циклах (продувкой). На ТЭС мощностью 1 млн.кВт при прямоточном водоснабжении ежегодно потребляется 1,5 км3 воды, при оборотной системе – только 0,12 км3, т.е. в 13 раз меньше.
Qунос – потери воды с каплеуносом,
Qсброс – потери воды при продувке системы,
Qдоб – вода, забираемая из водного объекта для пополнения потерь воды в системе.
В этой системе водоснабжения отработанная вода после очистки не сбрасывается в водоем, а многократно используется в системе производства, подвергаясь регенерации после каждого производственного цикла.
5 – система бессточного водоснабжения (замкнутая система), самая перспективная, но наиболее сложно достижимая.
Критерии эффективности использования воды
Эффективность использования воды может быть оценена следующими тремя показателями в совокупности.
Техническое совершенство системы водоснабжения оценивается количеством использованной оборотной воды (%)
Эффективность использования воды, забираемой из источника, оценивается коэффициентом использования
Безвозвратное потребление и потери воды (%)
,
где Qоб, и Qпосл. – количество воды, используемой в обороте и последовательно;
Qист. и Qсыр. – количество воды, забираемой из источника и поступающей в систему водоснабжения с сырьем;
Q СВ – количество сточных вод, сбрасываемых в водоем.
Для экономической оценки систем водоснабжения необходимо рассматривать себестоимость используемой воды, затраты на водоснабжение и их долю в себестоимости продукции, экологический ущерб, наносимый окружающей среде за счет сбросов загрязненных стоков, а также экономический эффект от применения каждой из рассмотренных схем.
системы водоснабжения |
Рис. Себестоимость воды (С), капитальные вложения (К), экологический ущерб (У) и экономический эффект (Э) при использовании 1- 4 систем водоснабжения.
Общая схема водоснабжения может изменяться в зависимости от конкретных условий. Например, если вода не требует очистки, то из схемы выпадают очистные и связанные с ними сооружения. При размещении источника на более высоких отметках, чем объект-пользователь, вода сможет подаваться самотеком и не необходимости в сооружении насосных станций. В некоторых системах используется несколько источников водоснабжения, что приводит к увеличению количества основных сооружений.
Водозаборы, насосные станции и водоочистные сооружения.
Водозабор – это гидротехническое сооружение, которое осуществляет забор воды из источника снабжения (реки, озера, водохранилища) для нужд водопользования. Кроме этого существуют водозаборы, использующиеся для нужд гидроэнергетики, ирригации и т.д. Водозаборные сооружения должны обеспечивать нахождение в водоводе воды
в заданном количестве,
необходимого качества,
в соответствии с графиком водопользования.
Сооружения для забора воды из поверхностных источников классифицируют по типу источника (речные, водохранилищные, озерные, морские и т.д.). Из речных наиболее распространены береговые, русловые, плавучие, ковшовые. Они могут быть совмещены с насосными станциями первого подъема.
Береговые водозаборные сооружения, использующиеся на относительно крутых берегах рек, представляют собой железобетонный колодец большого диаметра, вынесенный передней стенкой в реку. Вода поступает в него через отверстия, снабженные решетками, а затем проходит через сетки, обеспечивающие механическую очистку воды.
Русловые водозаборные сооружения, которые применяются на пологих берегах, имеют оголовок, вынесенный в русло реки, вода поступает самотеком в береговой колодец, который часто совмещается с насосной станцией первого подъема.
Плавучие водозаборные сооружения – это понтон или баржа, на которых установлены насосы для забора воды непосредственно из реки. На берег вода подается по трубам с подвижными стыками, проложенных по соединительному мостку.
В ковшовых водозаборных сооружениях вода поступает из реки сначала в расположенный возле берега ковш (искусственная запруда). Сам ковш используется для осаждения наносов, а также для борьбы с ледовыми явлениями – шугой, глубинным льдом.
Водозабор подземных вод – это гидротехническое сооружение для забора подземных вод и подачи ее в водопроводные и другие водохозяйственные системы. Выбор участка для оборудования водозабора подземных вод обуславливается геолого-гидрогеологическими условиями района, расстоянием от места пользования водой и т.д. Конструктивно такие водозаборы подразделяются на скважины и шахтные колодцы. Скважины являются наиболее универсальным, технически более совершенным типом водозабора и используются для централизованного водоснабжения. Они имеют большую продуктивность и наиболее полно соответствуют санитарным требованиям. Глубина скважин может достигать 800м. Дебит может достигать 50 л/с и более. Стенки скважин в нестойких породах укрепляют обсадными трубами, которые входят одна в одну и в границах водоносного слоя заканчиваются фильтром из пористого бетона, гравия, керамики, металлических сеток. Для подъема воды используют погружные насосы. Часто водозаборные скважины оборудуют водонапорными башнями, которые регулируют давление и потери воды в водопроводной сети. Срок службы скважин составляет 10-15, иногда до 30 лет.
Водоприемные сооружения предназначены для забора воды из источника и грубой ее очистки в основном от плавающих предметов.
Насосные станции Насосные станции I, II и других подъемов служат для подъема воды. Станция 1 подъема обычно подает воду на очистные сооружения, станция П подъема – в водо-регулирующий резервуар. Их необходимость определяется рельефом местности и протяжностью транспортировки воды. Они оборудованы насосами, как правило, с электрическим приводом, регулирующей, предупредительной и контрольно-измерительной аппаратурой. Многие насосные станции имеют телеуправление и полностью автоматизированы.
Водоочистные сооружения обрабатывают природную воду с целью придания ей качеств, соответствующих требованиям пользователей. Если вода в источнике удовлетворяет требованиям потребителя, то необходимость в очистных сооружениях отпадает.
Воды поверхностных источников, как правило, не пригодны для питья из-за значительной мутности, цветности и более высокое, чем допустимо для питьевой воды, содержание бактерий. Поэтому до подачи воды в водопровод на очистных сооружениях ее осветляют (извлекают взвешенные и коллоидные примеси), устраняют цветность и обеззараживают (освобождают от болезнетворных бактерий), умягчают и т.д.
Очищенная вода подается к объекту водоснабжения по водоводам и разводится по его территории с помощью водопроводной сети .
Водопроводная сеть
Водопроводная сеть – это совокупность водопроводных линий (трубопроводов) для подачи воды к местам водопользования, является основным элементом системы водоснабжения.
Водопроводная сеть, прокладываемая за границами сооружений, называется внешней. К линии водопроводной сети присоединяются так называемые домовые ответвления (трубы), по которым вода подается в отдельные сооружения.
В домах оборудуются внутренние водопроводные сети .
Для оборудования водопроводной сети применяют водопроводные трубы. Выбор труб зависит от величины необходимого давления в водопроводной сети, характера грунтов, способа прокладки и от экономических факторов. При подземной прокладке наиболее распространены чугунные, асбоцементные и стальные трубы, применимы также железобетонные и пластмассовые. Глубина укладки труб зависит от уровня промерзания грунта, температуры воды и режима работы (в Украине около 1,5-2 м). Максимальная глубина укладки труб обусловлена необходимостью сохранения труб от разрушения в результате транспортных нагрузок.
Водопроводные сети оборудуют запорной арматурой – заслонками и вентилями для отключения отдельных участков сети, водоразборным оборудованием, пожарными гидрантами, иногда – уличными водоразборными колонками. Гидранты и заслонки, как правило, устанавливают в специальных сборных или кирпичных колодцах, перекрытых металлическими люками.
По техническим условиям давление воды в водопроводной сети населенных пунктов не должно превышать 6 атм. Для подачи воды в многоэтажные дома дополнительно оборудуют местные насосные станции.
Сеть может быть кольцевой (состоящей из отдельных соседних замкнутых контуров-колец, которые можно отключить в случае аварии) и разветвленной (тупиковой), в которой при аварии на каком-либо участке прекращается подача воды во все участки сети, находящейся за повреждением. Поэтому разветвленные сети могут оборудоваться только в тех случаях, когда допустимы перерывы в водопотреблении.
Ширина трассы водопроводной сети должна быть не менее 40 м по обе стороны от оси при прокладке водоводов по незастроенной территории и 10 м - по застроенной.
В местах вынужденного пересечения водопроводной и канализационной сетей в населенном пункте водопроводная проектируется выше канализационной. Расстояние между ними по вертикали - не менее 0,4 м.
При параллельной прокладке водопроводных труб на одном уровне с канализационными расстояние между трубопроводами должно быть не менее 1,5 м, если диаметр водопроводных труб не более 200 мм и не менее 3 м, если диаметр водопроводных труб более 200 мм.
При параллельной прокладке водопроводных труб ниже канализационных расстояние между стенками трубопроводов в фильтрующих грунтах должно быть более не менее 5 м. Нельзя допускать прокладку канализационных труб выше водопроводных в тех местах, где возможны проседания и аварии водопроводных сетей при высоком уровне грунтовых вод, прокладки сети по плаунам, в сейсмических районах и др.
Не допускается расположение выгребных помойных ям и другие подобных объектов на расстоянии меньшем 20 м от водопроводных сетей.
Для регулирования давления и расхода воды, создания ее запаса и выравнивания графика работы насосных станций строят водонапорные башни и резервуары.
Водонапорная башня состоит из бака для воды, как правило, цилиндрической формы и опорной конструкции (ствола). Регулирующая роль водонапорной башни состоит в том, что во время уменьшения водопользования излишек воды, подающейся насосной станцией, накапливается в ней и расходуется во время повышенного водопотребления. Высота водонапорной башни (расстояние от поверхности земли до низа бака), как правило, не превышает 25 м, иногда 30 м; емкость бака – от нескольких десятков кубометров до нескольких тысяч. Опорные конструкции изготовляют, в основном, из стали, железобетона, иногда из кирпича, баки – преимущественно из железобетона и стали.
Водонапорный резервуар , в отличие от водонапорной башни, не имеет опорной конструкции (ствола), но устанавливается на повышенных местах местности. Иногда водонапорные резервуары служат для сохранения пожарного и аварийного запаса воды. Сейчас наиболее распространены резервуары из железобетона.
Вместимость резервуаров должна обеспечить бесперебойное водоснабжение в часы «пик», а также запас воды на случай аварии. Стенки и дно подземных резервуаров должны быть водоупорными (железобетонные, кирпичные). Дно резервуара должно находиться выше уровня грунтовых вод При необходимости его снижают с помощью дренажа.
Системы централизованного водоснабжения населенных пунктов по степени надежности подачи воды подразделяются на три категории в зависимости от численности населения:
I - более 50 тыс. человек,
II -50-0,5 тыс. человек,
III - менее 0,5 тыс. человек.
Водоснабжение населённых мест и промышленных предприятий, может быть вполне сопоставимо по объёмам потребления. Мало того, производственные системы иной раз расходуют больше воды, чем всё население крупного города. Образовавшиеся в результате технологических процессов сточные воды, могут быть насыщены вредными примесями, и являют собой угрозу – если не человечеству в целом, то окружающей среде точно.
В рамках борьбы за экологию, инженеры и технологи стараются уменьшить водопотребление на предприятиях - а соответственно, снизить и количество стоков, внедряя на предприятиях оборотные и замкнутые системы. О наиболее эффективных из них далее и пойдёт речь. Знакомьтесь с представленной информацией, и смотрите видео в этой статье с тематикой: «Промышленные нужды: водоснабжение».
Принципы создания производственных систем
Чтобы добиться значительного снижения стоков, строительство промышленного водоснабжения должно рассматриваться в совокупности с канализацией.
В организации водоснабжения
Внимание! Снабжение водой промышленных предприятий, и её отведение, должно быть единой системой, в которой поэтапно происходит подача воды, её отведение, и очистка перед повторным применением.
Это является первым, и самым важным условием создания эффективной системы водопотребления на предприятиях. Схематично это выглядит, как показано на фото снизу.
Итак:
- Вторым принципом, должно являться использование в производственных циклах не свежей воды из источников, а стоков из городских централизованных систем, прошедших соответствующую очистку. Здесь, конечно, не идёт речь о пищевых, фармацевтических, или косметологических производствах.
- Имеется в виду водоснабжение нефтехимических предприятий, или, допустим, водоснабжение предприятий чёрной металлургии. В их системы, чистая вода из первоисточника может подаваться лишь для компенсации потерь воды в процессе прохождения технологического цикла.
- Третий принцип гласит, что очистка должна быть сведена лишь к восстановлению воды или технологического раствора до того качества, которое позволит вновь пустить их в производство. С этой целью и создаются локальные системы замкнутого типа, на которых основано всё водоснабжение в промышленности.
Ну а четвёртым условием, которое обеспечит эффективность системы промышленного водоснабжения на предприятиях – это минимальные энергетические и финансовые затраты, требуемые на доведение сточных вод до кондиции, позволяющей использовать их вторично.
В проектировании
Бытовое и промышленное водоснабжение отличаются тем, что во втором случае невозможно сделать что-либо по принципу «своими руками». Система должна быть спроектирована – причём, одновременно с основной технологией.
В проекте даётся научное обоснование качеству воды, участвующей в технологическом процессе. Очищенные стоки здесь рассматриваются не как вспомогательный ресурс, а как технологический раствор для завершения производственной операции.
- Так как замкнутая система предприятия является достаточно сложной структурой, на её создание требуется немало времени и средств. Решение подобных задач, сегодня в приоритете как для вновь разрабатываемых систем, так и для реконструируемых объектов.
- Водооборот – то есть соотношение объёмов повторно используемых вод, в целлюлозно-бумажных, химических и металлургических предприятиях доходит чуть ли не до 95%. И, тем не менее, свежей воды, необходимой для восполнения потерь, используется этими предприятиями очень много.
- Больше всего расходуется целлюлозно-бумажными комбинатами – до 500 м3, тогда как водоснабжение нефтеперерабатывающих предприятий поглощает вдвое меньше.
- Так что, проектировщикам есть куда стремиться - тем более, что современные технологии позволяют получить из канализационных стоков воду практически любой степени очистки.
Единственно, что тормозит процесс создания систем замкнутого типа – так это высокая стоимость и причины, имеющие организационный характер. В любом случае, стремиться нужно к тому, чтобы экономически замкнутые системы имели преимущество перед прочими вариантами.
Разновидности систем промышленного водоснабжения
Что такое промышленное водоснабжение в целом, мы пояснили. Теперь давайте более детально разберёмся с назначением производственных водопроводов, и принципом их работы.
Пожалуй, самое большое значение в вопросе устройства производственного водоснабжения, имеет назначение воды и её качество. Вот с этого мы и начнём.
Как на предприятиях используют воду
В зависимости от деятельности предприятий, вода может ими расходоваться не только на технические нужды, но и на пожаротушение, поливку территорий. На любом производстве должен быть так же и хозяйственно-питьевой водопровод.
Ведь работающим на нём людям тоже требуется вода - для питья и помывки. Соответственно, водопроводов на предприятии может быть несколько.
Если говорить о питьевом водопроводе (см. ), то в подавляющем большинстве, водоснабжение населённых мест и промышленных предприятий осуществляется из общей централизованной сети. Расход воды на такие нужды, и проектирование самого водопровода, осуществляется по нормам 2.04.02-84.
Обратите внимание! Когда мощности городского водопровода способны полностью обеспечить посекундный расход, то на предприятии просто предусматривается разводка сети по всем зданиям и цехам. Если подача централизованного водопровода не обеспечивает расчётную потребность предприятия, то на его территории устанавливается насосная станция с накопительным резервуаром - а от неё уже осуществляется разводка подающего трубопровода.
- На поливку территории, вода может использоваться предприятием как из хозяйственно-питьевого водопровода, так и из производственной системы, которая транспортирует не загрязнённую воду.
- Расход воды, затрачиваемой на нужды пожаротушения, зависит от габаритов зданий и степени их огнестойкости. Но решающее значение тут имеет категория пожароопасности производства.
- В зависимости от необходимого объёма, вода на тушение пожара может подаваться как из производственной или питьевой системы, так и из отдельно спроектированного пожарного водопровода (см. ).
Качество технической воды
Система технического водоснабжения промышленных предприятий - если судить по количеству потребляемой воды, является основной. В зависимости от разновидности производства, вода может использоваться на создание технологических растворов, парообразование, промывку продукции, охлаждение инженерного оборудования и многое другое.
При этом она может не только насыщаться различными примесями, но и значительно нагреваться. Все эти изменения позволяют классифицировать технологически отработанную воду.
Вот как это выглядит:
Категории воды | Критерии их определения |
I категория | Вода, применяемая в качестве теплоносителя. При использовании в теплообменниках, а так же для охлаждения оборудования: турбин, компрессоров, печей, она, хоть и нагревается, но практически не загрязняется. |
II категория | Вода второй категории качества, поглощает и транспортирует примеси, неизбежные для прохождения производственного цикла, и при этом не нагревается. Это чисто техническое применение: гальванические и электронные производства, текстильная промышленность. |
III категория | К этой категории относится вода, которая одновременно участвует и в охлаждении, и в транспортировании примесей, и нагревается. Используется для мокрой очистки газов, охлаждения машин разливки горячего металла, прокатных станов в металлургии. |
IV категория | Это вода на чисто промышленные нужды: водоснабжение химических производств, изготовление электролитов, красок. Такие растворы вообще не должны попадать в сточные воды. |
V категория | Не поступает в сток и вода, используемая в пищевой промышленности для изготовления консервов, напитков, кондитерских изделий, и т. д. |
VI категория | Эта категория применяется только как теплоноситель в теплоснабжении и энергетике – в виде горячей воды или пара. Она постоянно циркулирует в теплотехнических контурах, и так же никогда не сбрасывается в сток. |
Внимание! Для оборотных и замкнутых систем чаще всего используют воду I – III категорий. Три последние категории, используются в прямоточных системах, в составе которых обязательно присутствуют: сооружения водоподготовки, которые применяют для приготовления воды нужного качества, насосные станции для её транспортировки - и естественно, сеть трубопроводов с требуемым давлением.
Основные производственные схемы
Теперь рассмотрим, какие промышленные системы водоснабжения нашли наибольшее применение.
Всего их пять, и их краткие характеристики мы приведём в таблице:
Наименование и схема системы | Краткая характеристика и особенности |
|
В простейшем варианте прямоточной системы присутствуют:
При этом качество сбрасываемой в водоём сточной воды, должно соответствовать параметрам, которые определяет инструкция СанПиН. В основном, такие системы предусматриваются в предприятиях, использующих воду I категории. Преимущества:
Недостатки:
|
|
Эта схема незначительно отличается от предыдущего варианта. Разница только в том, что в ней не один, а два потребителя воды.
После того, как вода пройдёт технологический цикл потребителя П1, она повторно используется - но теперь уже потребителем П2. И только после этого она сбрасывается в водоём. Так как сброс производится без очистки, данная система водоснабжения промышленных предприятий может быть применена только при использовании в производстве воды I категории. Очистные сооружения в такой схеме, чаще всего предусматриваются для очистки воды после первого потребителя, перед её подачей второму. Такая система экономически более целесообразна, так как позволяет уменьшить общий объём забора воды. |
|
Оборотные системы водоснабжения на промышленных предприятиях, применяются гораздо чаще, чем прямоточные.
Их структура и последовательность установки сооружений, могут варьироваться в зависимости от того, насколько изменяются показатели качества воды после её отработки. Выглядеть схема может так: отработанная нагревшаяся вода собирается в накопитель, после чего насосами подаётся к охладителю. После нормализации температуры, вода попадает во второй резервуар, из которого и осуществляется подача потребителю на повторное использование. Как вариант, вода, прошедшая производственный цикл, подаётся не в резервуар, а сразу на охладитель, что значительно упрощает схему, и снижает её стоимость. Но это уже зависит от категории воды. Для II категории могут использоваться и очистные сооружения. |
|
Комбинированные схемы водоснабжения промышленных предприятий предусматривают там, где существует необходимость обеспечивать водой сразу несколько потребителей различных категорий.
Например, есть три потребителя, для двух из которых требуется осветлённая вода, а третьему достаточно воды более низкого качества. В этом случае, для него создаётся локальная система, в которую вода подаётся из источника без предварительной очистки. |
|
Водоснабжение промышленных производств посредством проектирования замкнутых систем, представляется наиболее перспективным и эффективным с точки зрения экологии. И об этом мы уже говорили в начале статьи.
Это бессточные системы, в которых отработанная вода проходит комплексную очистку, а извлечённые из неё примеси пускают в утилизацию или используют как вторсырьё. Это могут быть как локальные системы для одного потребителя (как на фото), так и централизованные, предназначенных для снабжения водой нескольких потребителей.
|
Заключение
На крупных предприятиях может быть несколько десятков потребителей, у каждого из которых будут индивидуальные требования к качеству используемой воды. При этом отработанная вода тоже может сильно отличаться по составу. Создание таких систем является делом архисложным и очень ответственным, чаще всего не имеющим однозначности в решениях.
Проектируют их всегда индивидуально – никаких типовых проектов тут быть не может. Тем более что и напоры в трубопроводах, и режим работы, у разных потребителей системы могут не совпадать.
Поэтому, водоснабжение промышленных объектов начинается со сбора и систематизации исходных данных, группировки потребителей воды, определения степени надёжности подачи для каждого. Только после этого предприятия начинают разрабатывать варианты схем, возможные с точки зрения технического воплощения.
Руководство по устройству коммуникаций в коттедже
Строительство загородного жилья, будь это маленький коттедж или большой дом, всегда начинается с проектирования инженерных сетей. Как показывает практика, наибольший интерес у владельцев домов вызывают автономные системы водоснабжения. Однако, с ними связаны определенные трудности: где найти источник, как добыть воду и доставить её в дом и сколько вообще нужно воды? Ответы на эти и многие другие вопросы есть в предложенном материале.
Расчёт водопотребления
Основой для устройства любой системы водоснабжения является расчёт водопотребления. Базовыми считаются два значения – средний и максимальный (пиковый) расход ресурсов.
Чтобы приблизительно оценить расход воды, при проведении расчётов будем отталкиваться от стандарта потребления воды 250 л на человека в сутки. Если на участке есть пруд или бассейн – следует прибавить 120 л на каждые 10 кв. м его поверхности. Полив газона или сада – ещё около 1200 л на 100 кв. м.
Значения максимального потребления воды вычислены специалистами и приведены в табл. 1.
Табл. 1. Максимальное потребление воды
Пример:
Рассчитаем водопотребление коттеджа, в котором живёт семья из 4-х человек. Коттедж находится на стандартном участке, площадью 10 соток. На придомовой территории расположен сад (6 соток или 600 кв. м) и пруд (20 кв. м).
4 человека, 250 л на каждого – 1000 л в день (4 х 250 л).
Полив сада (600 кв. м) – минимум 7200 л в день (600 кв. м х (1200/100) л).
Пруд (Бассейн) – 240 л в день (2 х 120л).
Итого ежедневная потребность в воде: 1000 л + 7200 л + 240 л = 8440 л
Максимальная потребность при использовании не напорного резервуара:
1,2 м 3 /ч (дом) + 1,0 м 3 /ч (сад и бассейн) = 2,2 м 3 /ч.
Колодцы и скважины
После всех необходимых расчётов владельцу частного дома следует устроить источник водоснабжения. Наилучший вариант – использовать подземные воды, для чего на участке бурят скважины или роют колодцы (см. табл. 2).
Табл. 2. Краткие характеристики различных источников воды
Источник | Преимущества | Недостатки | Применение |
Артезианская скважина
(глубина до 150 м) |
- Чистая вода; - Практически неограниченный объём воды; - Не пересыхает. |
- Высокая цена; - Нужно разрешение; - Вода может быть сильно минерализованной. |
- Особняки с собственным хозяйством; - Частные дома большой площади высотой 2 и более этажей. |
Неглубокая скважина
(до 50 м) |
- Доступная цена; - Не надо разрешений. |
- Требует системы фильтрации; - Заиливается, если не используется; - Ограниченный срок полезного использования. |
Стандартные коттеджи |
Колодец
(до 20 м) |
- Можно сделать самостоятельно; - Лёгкий доступ. |
- Низкое качество; - Требует системы фильтрации; - Риск высыхания. |
Дачи, одноэтажные дома, летние домики |
Какой бы источник водоснабжения ни предпочёл бы потребитель, понадобится насос, чтобы добывать воду с глубины. Екатерина Семёнова , инженер Департамента бытового оборудования компании ГРУНДФОС, ведущего мирового производителя насосного оборудования, рекомендует для артезианских скважин использовать профессиональное оборудование GRUNDFOS серии SQE. Эти насосы запускаются и останавливаются автоматически, поддерживают постоянное давление в системе, обладают встроенной защитой от сухого хода, перегрузки и скачков напряжения. «В неглубокие скважины и колодцы можно устанавливать погружные насосы, например, автоматическую насосную установку SBA. Её преимущество – наличие встроенного датчика протока, реле давления и обратного клапана, что исключает необходимость применения дополнительных устройств, – продолжает пояснения Екатерина Семёнова . – Иногда используют поверхностные насосы, которые монтируются в доме. Такое оборудование удобно для обслуживания, но зачастую уступает по эффективности погружным моделям».
Качество воды
Прежде, чем монтировать систему водоснабжения необходимо провести анализ химического состава воды из источника в любом учреждении санитарно-эпидемиологической станции. Получив результаты, владельцу источника следует обратиться в организацию, занимающуюся поставкой оборудования для водоочистки. Профессионалы подберут грамотное решение для получения питьевой воды, предложат оптимальное сочетание компонентов (механической очистки и обеззараживания).
Однако, системы фильтрации борются уже с последствиями загрязнения, а не с её причинами. Всегда есть риск загрязнения источника, например, канализационными водами коммерческих зданий, выбросами промышленных предприятий и пр. Чтобы избежать неприятностей, источник, из которого добывается вода, необходимо изолировать – то есть заполнить пространство между обсадной трубой (или кольцами, если речь идёт о колодце) и грунтом.
Подвод к дому
После того, как скважина или колодец готовы, нужно организовать подвод воды к дому. Водопровод должен исправно работать и зимой, поэтому специалисты рекомендуют прокладывать трубы на 1,5 метра ниже нулевого уровня (cредняя глубина промерзания грунта в Московской и Ленинградской областях). Если же возможности вырыть на участке такие глубокие траншеи нет, можно закрыть коммуникации оболочкой из полипропилена и дополнительно проложить по трубам обогревающие электрические кабели. При использовании саморегулирующегося кабеля тепловыделение будет меняться в зависимости от окружающей температуры.
Трубы, укладываемые за пределами дома, выполняются из пластика низкого давления (ПНД). Такие изделия разработаны специально для наружной прокладки и уже зарекомендовали себя как в профессиональной среде, так и у потребителей.
Также необходимо квалифицированно и качественно сделать ввод труб в здание. Особое внимание уделяется гидроизоляции коммуникаций, чтобы избежать проблем с поступлением воды.
Оборудование
Задача насоса, будь он скважинным, колодезным или поверхностным, не просто поднять воду, но и создать напор в системе. Как правило, для частных домов уровень давления составляет 2,5-3 атм. Для замера и контроля величины напора в доме устанавливается манометр, а для регулирования поступающей жидкости на вводной трубе монтируется специальный клапан.
Когда в системе создаётся нужный напор и прекращается забор воды, датчик давления, которым укомплектован насос, подаёт сигнал на останов оборудования. Как только открывается кран, насос включается, чтобы поддержать давление. «Для более эффективной работы подкачивающая система может включать в себя гидроаккумуляторный бак. Такой, например, входит в состав автоматической поверхностной насосной установки серии MQ производства GRUNDFOS, – рассказывает Екатерина Семёнова (ГРУНДФОС). – Сначала будет осуществляться разбор воды из накопительной ёмкости, и лишь потом будет включаться насос. Благодаря баку удаётся сократить число запусков оборудования, а значит, продлить его срок службы, поэтому специалисты нашей компании рекомендуют устанавливать его и для скважинных, и для погружных насосов».
Фильтры
Вода, добытая из источника, перед поступлением к потребителю должна пройти стадию подготовки. Сначала жидкость подвергается механической очистке. «При заборе воды в скважине или колодце могут создаваться завихрения, которые поднимают со дна песок, глину, камни. Чтобы ненужные примеси не поступили в систему дальше, оборудование оснащено сетчатыми фильтрами, – поясняет Екатерина Семёнова (ГРУНДФОС). – Лучше отдать предпочтение насосам с «мелкой» сеткой. Например, у фильтра насосов серии SB и SBA размер ячеек >1 мм, что позволяет задержать даже микроскопические частицы песка и грязи».
Прошедшая первичную обработку жидкость отправляется в систему водоподготовки, где ставится фильтр грубой и тонкой очистки или даже специальная биологическая станция, например, уф-стерилизатор. Он представляет собой металлический корпус, внутри которого находится бактерицидная лампа. Излучение проникает в клетки живых организмов и разрушает структуры ДНК.
Дополнительно можно установить оборудование для умягчения воды – бак, в который засыпается соль. Если в природной жидкости есть примеси кальция или железа (до 10 мг на литр), они будут осаждаться на фильтре системы.
Трубопровод
Внутренние водопроводные сети, как правило, прокладываются в подвальном помещении, при этом трубы остаются открытыми. Безусловно, можно и «спрятать» коммуникации, сделав в стенах штробы, но в этом случае в местах установки арматуры и резьбовых соединений нужно предусмотреть люки для профилактического обследования и ремонта.
Для внутридомовых систем водоснабжения обычно используются полипропиленовые или металлопластиковые трубы. Первые удобны в монтаже – не нужно сварки или дополнительных материалов. Труба, уголки и тройники расплавляются специальным оборудованием и скрепляются между собой. Металлопластиковая труба состоит из трёх слоёв: внутри пластик, в середине алюминий, и снаружи опять пластик, который защищает от коррозии. Отличительная черта подобных труб – долгий срок эксплуатации, до 50 лет. Единственный минус металлопластика – обжимные или закручиваемые фитинги (cоединительная часть трубопровода), которые при неграмотном монтаже начинают течь, и в итоге их прорывает. Правильность установки арматуры зависит от квалификации специалистов, которые этим занимаются.
Рекомендуется, чтобы все работы по устройству сети водоснабжения проводили специалисты. Приведённая в статье информация поможет потребителю проконтролировать ход работ, а после монтажа самостоятельно следить за функционированием системы.
Материал подготовлен пресс-службой ООО «ГРУНДФОС»