1.2 Водопостачання і водовідведення
1.2.1 Системи, схеми і основні елементи водопостачання
Системи водопостачання представляють собою комплекс споруд, призначених для постачання споживачів водою в необхідних кількостях з якісними показниками. Системи складаються із споруд забору води, її обробки, перекачування води до споживача і споруд для її зберігання.
Залежно від виду обслуговуваного об'єкта системи водопостачання підрозділяються на міські, промислові, сільськогосподарські, залізничні і ін. Якщо системи водопостачання забезпечують водою окремі райони країни або групи різних населених пунктів і інших об'єктів, то вони називаються районними або груповими системами. Доцільність створення групових і районних систем водопостачання виникає в умовах маловодної місцевості при необхідності забезпечення водою ряду об'єктів, розташованих на території району.
Залежно від виду споживачів системи водопостачання виконують функції господарсько-питних, виробничих, протипожежних, поливальних водопроводів.
Системи водопостачання можуть бути об'єднаними (єдиними), неповно роздільними і роздільними.
Об'єднані системи - це водопроводи, що виконують одночасно господарсько-питні, виробничі і протипожежні функції.
Такі водопроводи використовують в містах, селищах і на підприємствах, на технологічні потреби яких потрібна вода питної якості, а також на підприємствах, що не вимагають питної якості води.
Роздільну систему водопостачання, що передбачає наявність самостійних господарсько-питного, протипожежного і виробничого водопроводів, використовують досить рідко. Це виправдано у тому випадку, коли з технологічних міркувань виробничий і протипожежний водопроводи об'єднати не можна, а об'єднання протипожежного і господарсько-питного водопроводів економічно недоцільно.
Залежно від рельєфу місцевості і величин необхідних вільних напорів системи водопостачання підрозділяються на однозонні і багатозонні (двох, трьох і т. д.). При однозонній системі всі об'єкти, розташовані на території, живляться від однієї системи водопостачання. При нерівномірному рельєфі місцевості для підтримки необхідного напору у високорозташованих вузлах мережі повинен підтримуватися тиск, який неприпустимий для низькорозташованих ділянок. В цих умовах водопровідну мережу розбивають на зони, в кожній з яких підтримується необхідний тиск води за допомогою насосів і напірних резервуарів. Самостійні водопроводи використовують дуже рідко. Як правило, їх функцію виконують господарсько-питні водопроводи або виробничі за наявності дозволу санітарних органів[4, 5].
Залежно від способів транспортування води системи водопостачання підрозділяються на напірні і безнапірні. Напірні - це системи, трубопроводи яких працюють на повну потужність. Транспортування води по них здійснюється як насосами (нагнітальні трубопроводи), так і за рахунок різниці рівня води в джерелі і розрахункової п'єзометричної відмітки в місці водовідбору. В останньому випадку трубопроводи, по яких транспортується вода, називаються гравітаційними напірними або самостійними напірними.
Безнапірні трубопроводи (гравітаційні самостійні) працюють в умовах неповної потужності. Можливість їх застосування залежить від різниці відміток початкової і кінцевої точок шляху подачі води, рельєфу місцевості по шляху подачі, відстані подачі. Область застосування цих систем більш обмежена, ніж напірних систем.
Залежно від виду джерела водопостачання системи підрозділяються на водопроводи, що забирають воду з поверхневих джерел (річок, озер, водосховищ і морів), а також на водопроводи, що забирають воду з підземних джерел (артезіанських і джерельних). Бувають змішані системи, що передбачають огорожу води як з поверхневих, так і з підземних джерел.
Схема водопостачання міст і населених пунктів визначається видом джерела водопостачання, якістю води в ньому, рельєфом місцевості, режимом водоспоживання. Загалом система водопостачання включає наступні споруди.
1. Водозабірні споруди. Залежно від характеру джерела водопостачання споруди для прийому води можуть бути різними. При відкритих джерелах забір води здійснюється береговими і русловими водоприймачами, що мають різноманітні конструкції. Забір підземних вод здійснюється за допомогою різного роду колодязів, свердловин, підземних водозбірних галерей і т. п.
2. Споруди для підйому і перекачування води - насосні станції. В загальному випадку, коли вода з джерела піддається очищенню, перекачується на очисні споруди насосною станцією першого підйому , а після очищення подається споживачам насосною станцією підйому.
3. Споруди для очищення води, необхідні для доведення вихідної якості води до вимог, що пред'являються до неї споживачами.
4. Збірні резервуари (резервуари чистої води), необхідні для згладжування нерівномірності режиму роботи насосних станцій і зберігання протипожежних і аварійних об'ємів води.
5. Споруди для транспортування води до місць її розподілу - водоводи 6. Вони представляють собою лінії труб або каналів, по яких вода подається до міста або промислового підприємства. При значній віддаленості джерела водопостачання від споживача водоводи можуть мати протяжність, що виміряється десятками і сотнями кілометрів.
6. Споруди для розподілу води по території об'єкта і роздачі її споживачам - водопровідна мережа. Мережа - це система трубопроводів, укладених по вулицях, що подають воду до окремих будинків і підприємств.
7. Споруди для зберігання і акумуляції води - водонапірна вежа, яка виконує ту ж роль, що і резервуар чистої води, через неспівпадання режиму роботи насосної станції і режиму водоспоживання [7].
Таким чином, обов'язковими елементами будь-якої системи водопостачання є водозабірні споруди, водоводи і водопровідна мережа. Розглянуті схеми водопостачання крім виду джерел і складу споруд відрізняються також і кількістю джерел водопостачання, яких може бути два або більш.
Схема групової (районною) системи водопостачання застосовується для групи окремих промислових підприємств, груп курортних селищ і підприємств, ряду районів сільськогосподарського виробництва.
Водопостачання промислових підприємств може бути здійснено по прямоточній, послідовній і оборотній схемі.
Основними чинниками, що впливають на вибір схеми виробничого водопостачання, є загальне водоспоживання, наявність джерел водопостачання і їх потужність, відстань від майданчика заводу до джерела водопостачання, різниця геодезичних відміток заводського майданчика і рівня води в джерелі, умови охорони водоймища від забруднень виробничими стічними водами.
При прямоточній схемі водопостачання вода, що забирається з джерела водопостачання, після відповідного очищення поступає на технологічні потреби підприємства, а потім після очищення скидається у водоймище нижче за течією відносно об'єкта водопостачання. Прямоточна схема водопостачання економічно доцільна при малих відстанях від джерела водопостачання до заводу, а також при незначній різниці відміток рівня води в джерелі і майданчику заводу. Крім того, вона може бути застосована при технологічних процесах, що не допускають використання оборотної води через її забруднення.
Із збільшенням відстані між джерелом водопостачання і промисловим майданчиком, а також різниці геодезичних відміток більш доцільно застосувати оборотну схему. Вона стає єдино можливою при малих потужностях джерела водопостачання і при технології, що не допускає застосування прямоточної і послідовної схем через наявність у відпрацьованій воді токсичних речовин, знезараження яких ускладнене.
При оборотній схемі різко зменшується забір «свіжої» води з джерела водопостачання: він складає близько 3-5% кількості води, забраної з джерела при прямоточній схемі водопостачання [8].
1.2.2 Особливості устрою каналізаційних схем і систем
Каналізація призначається для прийому, відведення і очищення стічних вод від виробничих корпусів, установок і споруд промислових підприємств, житлових, комунальних і суспільних будівель, споруд сільськогосподарських комплексів.
Під очищенням стічних вод слід розуміти їх обробку за різними методами з метою видалення мінеральних і органічних речовин. До очищення води відносяться також її знешкодження і знезараження, видалення шкідливих домішок і усунення з води хвороботворних мікроорганізмів і вірусів.
Каналізація представляє собою комплекс інженерних споруд, який включає каналізаційні трубопроводи (самопливні і напірні), насосні станції, вузли локального і зовнішнього очищення стічних вод.
Каналізацію розділяють на внутрішню (всередині будівель і установок) і зовнішню: внутрішньоквартальну, внутрішньозаводську, вуличну, зовнішньомайданну [6].
Основний етап проектування каналізації – розробка та проектування схеми каналізації, тобто планування об'єкта з нанесенням на нього елементів каналізації (мережі, насосні станції, очисні споруди і др.). При виборі схеми каналізації необхідно враховувати ряд чинників:
а) конфігурацію і розміри об'єкта;
б) потужність і розташування водоймищ, які можуть служити місцем скидання стічних вод після очищення;
в) рельєф місцевості;
г) ґрунтові умови;
д) економічні і санітарні умови.
Схеми каналізація міст і промислових комплексів можуть бути централізованими, децентралізованими і регіональними.
При централізованій схемі стічні води всіх басейнів направляють поодинокими колекторами або групою колекторів на єдину для всього міста очисну станцію, яка розташована за течією річки. Децентралізовані схеми каналізацій застосовують при каналізуванні великих міст в умовах різного рельєфу місцевості. В таких випадках створюють районну каналізацію з самостійними очисними спорудами.